概要:
昨天工作羣發了一個關於傳染病的感染感染概率問題,整個羣都炸了,策劃,後端,前端,測試各自用自己的思維嘗試給這個問題一個正確的答案。當然了,我也加入其中了,不過結果卻,emmm,讓我開始懷疑自己是不是不太適合做一個程序員。
問題:
討論結果:
最終討論結果我覺看起來比較靠譜的大概有兩個:
-
52.734375%
計算思路
-
50%
計算思路
我們最後在討論究竟哪個纔是正確答案,我們想要解決這個問題就一定要了解概率的一些基本概念,下面簡單介紹一下概率的一些需要了解的一些東西。
概率
定義
概率,亦稱“或然率”,它是反映隨機事件出現的可能性(likelihood)大小。隨機事件是指在相同條件下,可能出現也可能不出現的事件。例如,從一批有正品和次品的商品中,隨意抽取一件,“抽得的是正品”就是一個隨機事件。設對某一隨機現象進行了n次試驗與觀察,其中A事件出現了m次,即其出現的頻率爲m/n。經過大量反覆試驗,常有m/n越來越接近於某個確定的常數(此論斷證明詳見伯努利大數定律)。該常數即爲事件A出現的概率,常用P (A) 表示。
概率論中獨立事件的討論
開始之前,我們要明確描述一個問題的概率問題時,必須準確把握這個"樣本空間",概率書上一般稱這個爲所有可能的結果構成的集合爲"樣本空間"。如果甲在描述的一個問題的樣本空間爲A,它基於這個A的出一個概率,而乙在另外一個不同的樣本空間B中得出一個概率,那麼討論和的關係需要謹慎,要不然就是驢脣不對馬嘴。
1. 條件概率
學習條件概率的時候會碰到下面的條件概率公式:
這個式子的意思就是F事件發生的條件下,E事件發生的概率。從字面上,主觀的感受覺這個是很容易被理解的一個公式。要深刻理解這個條件公式概率的話,是需要深刻理解這裏面討論概率問題時"樣本空間"的切換。用“維恩圖”來理解更容易掌握實質:
,即條件概率P(E|F)等於紅色部分面積(EF相交部分面積)除以F事件面積(綠色+紅色面積)
也就是說求時候的樣本空間是以F事件的樣本空間爲參考的,這與(即F事件面積除以A原始樣本空間面積)。
也就是說和兩個概率所參考的樣本空間完全不一樣:
是基於原始樣本空間A,是基於新的樣本空間F。
2. 事件獨立
定義:對於事件E和事件F,如果滿足下面的公式,那麼稱它們是獨立的。若兩個事件E和F不獨立,則稱它們是相依的,或者相互不獨立。
因此如果事件E和事件F獨立,那麼肯定滿足下滿的式子:
觀察上面的維恩圖,可知:
這也就說明了事件F的樣本空間對事件E樣本空間的切割後這部分(即形成維恩圖中紅色部分空間)在F中的比例和事件E在原來總體樣本空間A中的比例是一致的,實際上這種"同比例切割"的特性,是確定F與E是否獨立的一個標誌,如果F事件樣本空間同比例切割E事件空間,那麼E和F就是獨立的。這樣子的描述和"F事件的發生並不影響E發生的概率,那麼E和F就是獨立的", 事實上這樣子的描述在主觀上有時候不是特別容易判斷的。用"同比例切割"有時候更容易判斷兩個事件是否是獨立的。相反的,不能同比例切割的話,那可以判斷E和F是不獨立的。
利用這個結論,觀察上面這個維恩圖,它告訴我們,E和F事件沒有相交的部分,按照"同比例切割"的觀點,F事件和E事件是"不獨立"的! 當然也可以利用是否滿足公式方式去驗證獨立性。 這個圖告訴我們:
兩個不相交的事件,反而是"相互不獨立"的。除了一種情況,事件E不可能出現,也就是P(E)=0。
這給我們一種新的認識:世界上兩個沒有任何交集的人,卻相互不獨立。除非你不存在。
造成這種錯覺的原因是,討論問題的角度不一樣,相交討論的是兩個事件的集合,而"獨立性"與否討論的是比例(也就是概率)的問題。另外,概率論中的"獨立"都是特別針對概率值的影響的,而人的獨立性討論的是人格特徵。概率論中只是借用了"獨立"這個詞,概念上被賦予了嚴格的數學意義。
例1. 從一副洗好的52張撲克牌裏隨機抽取一張牌,令E表示事件"抽取的牌爲一張A",令F表示事件"抽取的牌爲一張黑桃",那麼E和F就是獨立的。因爲P(EF)=1/52,而P(E)=4/52且P(F)=13/52。
這個例子也可以用"同比例分割"的方法來判斷。原始樣本空間大小爲52,事件E空間大小有4(因爲有4張牌A),因此事件E在原來空間中的分割比例時4/52。 相交事件EF樣本空間(既是牌A又是黑桃)1,事件F的樣本空間很明顯是13(因爲有13張黑桃),因此,EF在F中的分割比例爲1/13。4/52=1/13,因此是獨立的。
例2. 擲兩枚均勻的骰子,令表示事件"骰子點數和爲6",令F表示事件"第一枚骰子點數爲4",那麼
而
因此,和F不獨立。也可以用"同比例分割"法。E1F相交事件在F中分割的比例爲1/6,而E1事件在原來空間的比例是5/36。
例2, 如果令表示事件"骰子點數和爲7",那麼F和是獨立的。請自證。
需要強調的是,兩個事件獨立並不代表兩個事件之間沒有影響,影響這個詞太籠統了,因爲,影響這個詞沒有說具體什麼影響。而概率論中,事件之間是否獨立,它強調的是事件F的出現與否對事件E原來發生的概率是否有影響!它明確了影響什麼!即便事件F對事件E產生其他影響,只要不影響E的概率,那就是"獨立"!
結果
最終結果是:d被感染的概率是50%
討論結果一錯誤的原因是:
當bc互相握手後,b和c感染的概率都是62.5%(50%的概率是bc全都感染,12.5%的概率是bc只感染一個),此時62.5%中的50%和12.5%的採樣空間是不一致的,必須分來計算與d握手時,d被感染的概率。
所以討論結果一的第三步是錯的。
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