这可以表述为:发生撑伞这一事件的概率为0.3。大家可以观察这个例子,注意一下:相比文字,使用概率符号进行记述要简单得多。总结一下上述的符号方法,用“事件”来表示“发生的事情”,可以得到如下图表:
概率p:“事件”→“数值”,“数值”=p(事件)
我们再来思考另一个代表性概率模型的例子:“掷骰子出现的点数”的概率模型。该案例中的基本事件为:
{1点,2点,3点,4点,5点,6点}
为了方便起见,“点”字可以省略掉,只写出数字,为:
{1,2,3,4,5,6}
也就是说,可以将基本事件设为数字的集合。那么,事件也将变为数字的集合,例如:
“偶数”={2,4,6}
“4以下”={1,2,3,4}
因此,在分配概率时,可以先自然地对基本事件的概率进行以下设定:
因此,对于事件,则可以确定为类似如下的形式:
在这里,将“偶数”这一事件记作E,将“4以下”这一事件记作F,则可以记为:
14-3 概率与面积的性质相同
通过上一节中关于“基本事件”“事件”“概率”的定义,我们可以了解到:概率具有与面积相同的性质。
关于掷骰子的概率模型,我们可以通过图表14-1来实际进行一下图解。这与之前的讲解中多次出现的长方形分割图(可能性示意图)是完全相同的。并且,用来表示事件F=“4以下”的概率的p(F),与表示长方形1到4部分面积的数值是一致的,这一点显而易见。
图表14-1 概率模型即为面积图
如果将概率理解为面积,那么自然就能理解以下所述的性质。下面的“AorB”事件表示:“A或B其中之一将会发生”的事件。
概率的加法法则
设定事件A和事件B没有重复,即这两个事件当中,不存在共通的基本事件。
此时,事件“AorB”的概率为:A的概率与B的概率之和,即:
p(AorB)=p(A)+p(B)
根据概率与面积相同的原理,通过观察图表14-2,很容易就可以理解该法则。
图表14-2 概率的加法法则
14-4 用概率符号来表示贝叶斯推理的先验概率
之前的那些贝叶斯推理的先验概率,可以使用以上事件和概率的符号重新表示出来。
例如,在第2讲的例子中,有“癌症”和“健康”两个类别。那么在概率模型中,基本事件的集合可以表示为:
{癌症,健康}
用分配给每一类别的先验概率来反映实际的罹患率,为:
p(癌症)=0.001,p(健康)=0.999
而这在图表14-3(与图表2-1相同)中,分别对应面积为0.001的长方形和面积为0.999的长方形(由面积为1的长方形分割得来)。
图表14-3 根据癌症罹患率得到的先验分布
另外,关于第4讲中介绍的“某对夫妇生的第一胎为女孩的概率为多少”的概率模型,可以将生女孩的概率p的数值设定为基本事件。在这里,将基本事件称为“概率”可能会让人感觉有些奇怪,事实上这并不突兀。可以将基本事件设定为{0.4}、{0.5}、{0.6}。在这里,{0.4}的含义是“该夫妇生的第一胎为女孩的概率为0.4”这一事件,可以理解为类似于掷骰子出现的点数。用概率符号来表示图表14-4(与图表4-1相同)中长方形的面积的话,先验分布可以记为:
图表14-4 某对夫妇生的第一胎为女孩的概率的先验分布
写作p({0.4})的情况下,由于中间的0.4也表示概率,整体的p({0.4})也表示概率,所以可能有些难以理解。但因为中间的概率“0.4”是针对“某对夫妇生的第一胎为女孩”这一基本事件(事件)的,而整体的p({0.4})则用来表示:估计这一基本事件有多大的可能性,也就是所谓的“信念的程度”,因此,可以理解为意思完全不同的两个概念。
14-5 用概率符号来表示用“&”连接起来的事件