概率
定义 事实
概率是赋予某个事件的一个数,取值于 0 与 1 之间,衡量它在全部可能结果中所占的份额。
这些结果构成的集合称为样本空间,记作 Ω。事件是它的一个子集:「骰子掷出偶数」就是子集 {2,4,6}。
三条公理 事实
全部概率计算都建立在三个命题之上,别无其他:
| 公理 | 命题 | 所要求的 |
|---|---|---|
| 非负性 | P(A)≥0 | 概率永不为负 |
| 总质量 | P(Ω)=1 | 必定发生某件事 |
| 可加性 | 若 A∩B=∅ 则 P(A∪B)=P(A)+P(B) | 互不相容的事件可以相加 |
第三条可推广到可数并,这已足以处理无限的样本空间。
由此推出什么 事实
这三条规则并非任意的起点:常用的恒等式都由它们生成。
P(Aˉ)=1−P(A)P(∅)=0P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B)
最后一式纠正重复计数:把 P(A) 与 P(B) 相加,会把同属两者的部分算两次,故须减去一次。单凭可加性只适用于互不相交的事件。
条件化与独立性 事实
得知 B 已发生,会改变 A 所占的份额。于是把样本空间限制到 B 上:
P(A∣B)=P(B)P(A∩B),P(B)>0
当这种限制不改变任何东西时,两个事件称为独立:P(A∣B)=P(A),等价于 P(A∩B)=P(A)P(B)。
独立性是一条数值性质,而非直觉。两个事件可以毫无因果联系却彼此相依,反过来的情形也会出现。
公理没有说的 事实
这套形式体系只规定计算规则,对其含义保持沉默。两种解读并存:频率派认为概率是重复试验中频率的极限;贝叶斯派认为它衡量一种可修正的信念程度。
两者遵循同样的三条公理,得出同样的数字。分歧在于诠释,不在计算。
小结
三条公理支撑起全部概率计算,而没有一条说明概率意味着什么。
