先驗概率與后驗概率、貝葉斯區別與聯系
一、總結
一句話總結:
先驗概率:假設我們出門堵車的可能因素有兩個(就是假設而已,別當真):車輛太多和交通事故。堵車的概率就是先驗概率 。
條件概率:那么如果我們出門之前我們聽到新聞說今天路上出了個交通事故,那么我們想算一下堵車的概率,這個就叫做條件概率 。也就是P(堵車|交通事故)。這是有因求果。
后驗概率:有果求因:如果我們已經出了門,然后遇到了堵車,那么我們想算一下堵車時由交通事故引起的概率有多大,那這個就叫做后驗概率 (也是條件概率,但是通常習慣這么說)。也就是P(交通事故|堵車)。
1、如何確定一個概率是不是先驗概率?
不是根據"模樣"來判斷是先驗還是后驗,而是根據該數據能否"直接得到"且不經過"貝葉斯理論"計算才認為是先驗的,也就是說,一個東西是不是先驗,光看P(A|B)這種形式是定不下來的,需要看上下文
2、用到 最大似然估計(根據概率算參數) 的例子?
有一天,有個病人到醫院看病。他告訴醫生說自己頭痛,然后醫生根據自己的經驗判斷出他是感冒了,然后給他開了些葯回去吃。
頭痛的原因有很多種啊,比如感冒,中風,那么醫生憑什么這么說?醫生說這是我從醫多年的經驗,來判斷各種病的概率,由各種病的概率反推出參數,就是 最大似然估計
二、先驗概率與后驗概率、貝葉斯區別與聯系
轉自或參考:先驗概率與后驗概率、貝葉斯區別與聯系
https://blog.csdn.net/appleyuchi/article/details/80930416
本文假設大家都知道什么叫條件概率了(P(A|B)表示在B事件發生的情況下,A事件發生的概率)。
先驗概率和后驗概率
教科書上的解釋總是太繞了。其實舉個例子大家就明白這兩個東西了。
假設我們出門堵車的可能因素有兩個(就是假設而已,別當真):車輛太多和交通事故。
堵車的概率就是先驗概率 。
那么如果我們出門之前我們聽到新聞說今天路上出了個交通事故,那么我們想算一下堵車的概率,這個就叫做條件概率 。也就是P(堵車|交通事故)。這是有因求果。
如果我們已經出了門,然后遇到了堵車,那么我們想算一下堵車時由交通事故引起的概率有多大,
那這個就叫做后驗概率 (也是條件概率,但是通常習慣這么說) 。也就是P(交通事故|堵車)。這是有果求因。
注意:
不是根據"模樣"來判斷是先驗還是后驗,而是根據該數據能否"直接得到"且不經過"貝葉斯理論"計算才認為是先驗的,也就是說,一個東西是不是先驗,光看P(A|B)這種形式是定不下來的,需要看上下文
下面的定義摘自百度百科:
先驗概率是指根據以往經驗和分析得到的概率,如全概率公式,它往往作為"由因求果"問題中的"因"出現.
后驗概率是指依據得到"結果"信息所計算出的最有可能是那種事件發生,如貝葉斯公式中的,是"執果尋因"問題中的"因".
那么這兩個概念有什么用呢?
最大似然估計
我們來看一個例子。
有一天,有個病人到醫院看病。他告訴醫生說自己頭痛,然后醫生根據自己的經驗判斷出他是感冒了,然后給他開了些葯回去吃。
有人肯定要問了,這個例子看起來跟我們要講的最大似然估計有啥關系啊。
關系可大了,事實上醫生在不知不覺中就用到了最大似然估計(雖然有點牽強,但大家就勉為其難地接受吧^_^)。
怎么說呢?
大家知道,頭痛的原因有很多種啊,比如感冒,中風,腦溢血...(腦殘>_<這個我可不知道會不會頭痛,還有那些看到難題就頭痛的病人也不在討論范圍啊!)。
那么醫生憑什么說那個病人就是感冒呢?哦,醫生說這是我從醫多年的經驗啊。
咱們從概率的角度來研究一下這個問題。
其實醫生的大腦是這么工作的,
他計算了一下
P(感冒|頭痛)(頭痛由感冒引起的概率,下面類似)
P(中風|頭痛)
P(腦溢血|頭痛)
...
然后這個計算機大腦發現,P(感冒|頭痛)是最大的,因此就認為呢,病人是感冒了。看到了嗎?這個就叫最大似然估計(Maximum likelihood estimation,MLE) 。
咱們再思考一下,P(感冒|頭痛),P(中風|頭痛),P(腦溢血|頭痛)是先驗概率還是后驗概率呢?
沒錯,就是后驗概率。看到了吧,后驗概率可以用來看病(只要你算得出來,呵呵)。
事實上,后驗概率起了這樣一個用途,根據一些發生的事實(通常是壞的結果),分析結果產生的最可能的原因,然后才能有針對性地去解決問題。
那么先驗概率有啥用呢?
我們來思考一下,P(腦殘|頭痛)是怎么算的。
P(腦殘|頭痛)=頭痛的人中腦殘的人數/頭痛的人數
頭痛的樣本倒好找,但是頭痛的人中腦殘的人數就不好調查了吧。如果你去問一個頭痛的人你是不是腦殘了,我估計那人會把你拍飛吧。
接下來先驗概率就派上用場了。
根據貝葉斯公式 ,
P(B|A)=P(A|B)P(B)/P(A)
我們可以知道
P(腦殘|頭痛)=P(頭痛|腦殘)P(腦殘)/P(頭痛)
注意,(頭痛|腦殘)是先驗概率,那么利用貝葉斯公式我們就可以利用先驗概率把后驗概率算出來了。
P(頭痛|腦殘)=腦殘的人中頭痛的人數/腦殘的人數
這樣只需要我們去問腦殘的人你頭痛嗎,明顯很安全了。
(你說腦殘的人數怎么來的啊,那我們就假設我們手上有一份傳說中的腦殘名單吧。那份同學不要吵,我沒說你在名單上啊。
再說調查腦殘人數的話咱就沒必要抓着一個頭痛的人問了。起碼問一個心情好的人是否腦殘比問一個頭痛的人安全得多)
我承認上面的例子很牽強,不過主要是為了表達一個意思。后驗概率在實際中一般是很難直接計算出來的,相反先驗概率就容易多了。因此一般會利用先驗概率來計算后驗概率。
似然函數與最大似然估計
下面給出似然函數跟最大似然估計的定義。
我們假設f是一個概率密度函數,那么
是一個條件概率密度函數(θ 是固定的)
而反過來,
叫做似然函數 (x是固定的)。
一般把似然函數寫成
θ是因變量。
而最大似然估計 就是求在θ的定義域中,當似然函數取得最大值時θ的大小。
意思就是呢,當后驗概率最大時θ的大小。也就是說要求最有可能的原因。
由於對數函數不會改變大小關系,有時候會將似然函數求一下對數,方便計算。
例子:
我們假設有三種硬幣,他們扔到正面的概率分別是1/3,1/2,2/3。我們手上有一個硬幣,但是我們並不知道這是哪一種。因此我們做了一下實驗,我們扔了80次,有49次正面,31次背面。那么這個硬幣最可能是哪種呢?我們動手來算一下。這里θ的定義域是{1/3,1/2,2/3}
當p=2/3時,似然函數的值最大,因此呢,這個硬幣很可能是2/3。