联合概率、边缘概率、条件概率
- 联合概率
- 边缘概率
- 条件概率
- 全概率
一副标准扑克牌有 54 张,包括 52 张常规牌(13 个点数,每个点数有 4 种花色)和 2 张王(大、小王)。我们从中随机抽取一张牌,定义以下事件:
- 事件 A:抽到的牌是红桃
- 事件 B:抽到的牌是 K
联合概率
联合概率联合概率是指两个事件同时发生的概率,即抽到的牌既是红桃又是 K 的概率。在扑克牌中,既是红桃又是 K 的牌只有 1 张,即红桃 K。所以事件 A 和事件 B 的联合概率
P
(
A
∩
B
)
P(A \cap B)
P(A∩B)为:
P
(
A
∩
B
)
=
1
54
P(A \cap B)=\frac{1}{54}
P(A∩B)=541
边缘概率
边缘概率是只考虑一个事件发生的概率,而不考虑另一个事件的情况。
- 对于事件 A(抽到红桃),扑克牌中红桃有 13 张,所以事件 A 的边缘概率
P
(
A
)
P(A)
P(A)为:
P ( A ) = 13 54 P(A)=\frac{13}{54} P(A)=5413 - 对于事件 B(抽到 K),扑克牌中 K 有 4 张,所以事件 B 的边缘概率
P
(
B
)
P(B)
P(B)为:
P ( B ) = 4 54 = 2 27 P(B)=\frac{4}{54}=\frac{2}{27} P(B)=544=272
条件概率
条件概率是在某个事件已经发生的条件下,另一个事件发生的概率。
- 在事件 B(抽到 K)已经发生的条件下,求事件 A(抽到红桃)的概率,即
P
(
A
∣
B
)
P(A|B)
P(A∣B)。因为已知抽到的是 K,而 4 张 K 中只有 1 张是红桃 K,所以:
P ( A ∣ B ) = 1 4 P(A|B)=\frac{1}{4} P(A∣B)=41 - 在事件 A(抽到红桃)已经发生的条件下,求事件 B(抽到 K)的概率,即
P
(
B
∣
A
)
P(B|A)
P(B∣A)。因为已知抽到的是红桃,而 13 张红桃中只有 1 张是 K,所以:
P ( B ∣ A ) = 1 13 P(B|A)=\frac{1}{13} P(B∣A)=131
根据前面提到的条件概率公式 P ( A ∣ B ) = P ( A ∩ B ) P ( B ) P(A|B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)} P(A∣B)=P(B)P(A∩B),我们可以验证一下:已知 P ( A ∩ B ) = 1 54 P(A \cap B)=\frac{1}{54} P(A∩B)=541, P ( B ) = 4 54 P(B)=\frac{4}{54} P(B)=544,则 P ( A ∣ B ) = P ( A ∩ B ) P ( B ) = 1 54 4 54 = 1 4 P(A|B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)}=\frac{\frac{1}{54}}{\frac{4}{54}}=\frac{1}{4} P(A∣B)=P(B)P(A∩B)=544541=41符合我们前面计算的结果。
全概率
假设一副扑克牌,去掉大小王共 52 张牌,将其分为两组,其中一组是黑色牌(黑桃和梅花)共 26 张,记为事件 B 1 B_1 B1;另一组是红色牌(红桃和方块)共 26 张,记为事件 B 2 B_2 B2。我们定义事件A为 “抽到的牌是 K”。
首先,
B
1
B_1
B1和
B
2
B_2
B2构成了样本空间的一个划分,即
B
1
B_1
B1和
B
2
B_2
B2互斥(一副牌不可能既是黑色又是红色),且
B
1
∪
B
2
B_1\cup B_2
B1∪B2是整个样本空间(所有牌不是黑色就是红色)。已知
P
(
B
1
)
=
P
(
B
2
)
=
26
52
=
1
2
P(B_1)=P(B_2)=\frac{26}{52}=\frac{1}{2}
P(B1)=P(B2)=5226=21,即在没有任何其他条件的情况下,抽到黑色牌和红色牌的概率都是
1
2
\frac{1}{2}
21。
在黑色牌组
B
1
B_1
B1中,K 有 2 张(黑桃 K 和梅花 K),所以在
B
1
B_1
B1发生的条件下,A发生的概率
P
(
A
∣
B
1
)
=
2
26
=
1
13
P(A|B_1)=\frac{2}{26}=\frac{1}{13}
P(A∣B1)=262=131。
在红色牌组
B
2
B_2
B2中,K 也有 2 张(红桃 K 和方块 K),所以
P
(
A
∣
B
2
)
=
2
26
=
1
13
P(A|B_2)=\frac{2}{26}=\frac{1}{13}
P(A∣B2)=262=131。
根据全概率公式
P
(
A
)
=
∑
i
=
1
n
P
(
B
i
)
P
(
A
∣
B
i
)
P(A)=\sum_{i = 1}^{n}P(B_i)P(A|B_i)
P(A)=∑i=1nP(Bi)P(A∣Bi),这里
n
=
2
n = 2
n=2,则:
KaTeX parse error: No such environment: align* at position 7: \begin{̲a̲l̲i̲g̲n̲*̲}̲ P(A)&=P(B_1)P(…
这与我们直接计算从 52 张牌中抽到 K 的概率结果是一致的,即
4
52
=
1
13
\frac{4}{52}=\frac{1}{13}
524=131,说明全概率公式是合理且有效的。它通过将一个复杂事件A分解为在不同条件
B
i
B_i
Bi下的简单事件,然后综合这些简单事件的概率来计算复杂事件的概率。