貝氏定理

貝葉斯和貝氏定理(1)(Thomas Bayes and Bayes’ Theorem (1))

貝葉斯和貝氏定理(1)(Thomas Bayes and Bayes’ Theorem (1))
臺北市立第一女子高級中學蘇俊鴻老師

貝氏定理(Bayes’ Theorem)在高中數學的機率單元中出現,被當成是條件機率的重要議題,為人所知的是它的定理內容:

設 \(\left\{ {{A_1},{A_2}, \cdots ,{A_n}} \right\}\) 為樣本空間 \(S\) 的一組分割,\(B\) 為 \(S\) 的任一個事件,
若 \(P(B)>0\),則在事件 \(B\) 發生的情況下,事件 \(A_k\) 發生的機率為

\(\displaystyle P\left( {{A_k}|B} \right) = \frac{{P\left( {{A_k}} \right)P\left( {B\left| {{A_k}} \right.} \right)}}{{\sum\limits_{i = 1}^n {P\left( {{A_i}} \right)P\left( {B\left| {{A_i}} \right.} \right)} }},1\le k\le n\)

以及課本提及的應用,如品管檢驗、醫學檢定等。但多數人不知道貝氏是誰?什麼問題促使他發展出貝氏定理?貝氏定理在現今統計學上有著廣泛的應用,但學說提出之初,就如此為數學家和統計學家所擁護嗎?這些問題都是本文撰寫的動機。首先,就由托馬斯.貝葉斯(Thomas Bayes, 1702-1761)的生平開始說起,貝氏定理正是由他所提出的。

蒙提霍爾問題(二)請問瑪麗蓮

蒙提霍爾問題(Monty Hall problem)(二) 請問瑪麗蓮
國立屏東高級中學數學科楊瓊茹老師

連結:蒙提霍爾問題(一)決勝21點

回顧 1990 年 9 月 9 日,瑪麗蓮‧沃斯‧薩萬特 (Marilyn vos Savant) 在《繽紛遊行》(Parade) 的「請問瑪麗蓮」專欄中,回答讀者提出的三門問題,沃斯‧薩萬特是金氏世界紀錄最高智商 \(228\) 的人,她認為選擇換的勝算比較大。為了說服讀者,她請大家想像有 \(1,000,000\) 扇門,她說:

你選擇 \(1\) 號門,而主持人知道門後有什麼,他總是避開有獎的那扇門,除了 \(777,777\) 號門外,把別的門都打開了。這時你會毫不猶豫地換到另一扇門,是吧?」

換句話說,如果你選擇 \(1\) 號門,只有 \(1/1,000,000\) 的機率猜中,而汽車在其他門後的機率是 \(999,999/1,000,000\)。當主持人打開 \(999,999\) 扇門中的 \(999,998\) 扇門,但絕對不會打開有汽車的那扇,現在拜主持人之賜,\(1\) 號門除外,只剩下的這扇門代表所有 \(999,999\) 扇門的價值,\(999,999/1,000,000\) 的機率全都集中到這一扇門。

蒙提霍爾問題(一)決勝21點

蒙提霍爾問題 (Monty Hall problem)(一) 決勝21點
國立屏東高級中學數學科楊瓊茹老師

在 2008 年上映的美國電影《決勝21點》中,劇中主角班 (Ben Campbell)在非線性代數的課堂上與授課教授米奇(Mickey Rosa) 有一段精彩的對話:

米奇:「假設你正參加一個遊戲節目,你有機會從三扇不同的門裡選一扇,其中一扇門後面有一輛新車,另外兩扇門後面各有一頭山羊?你要選擇哪一扇門?」

班:  「一號門。」

米奇:「好!這時節目主持人,順便一提,他知道門後的秘密,他去打開另一扇門,比方說他開了三號門,後面是一頭山羊。這時節目主持人說:「班,你想要堅持選擇一號門,還是換成二號門?」現在問題是–改變選擇(換另一扇門)是否對你有利?」

班:  「是的」

米奇:「記住!主持人知道那輛車在哪裡,你怎麼知道他不是在耍你?……」

貝氏定理(Bayes’ theorem)

貝氏定理(Bayes’ theorem)
國立屏東高級中學數學科楊瓊茹老師

明天下雨機率是多少?日常生活中我們總是會使用到機率的概念,但是在語句用詞上若不夠周延,就很容易把「在 \(A\) 事件發生的情況下,\(B\) 事件發生的機率」與「在 \(B\) 事件發生的情況下,\(A\) 事件發生的機率」混為一談,也就是把 \(P(B|A)\) 和 \(P(A|B)\) 在邏輯上的不同給忽略了。

這是一個常犯的錯誤,舉例來說:某數學家做愛滋病毒HIV篩檢,醫師告訴他:「檢驗結果是陽性,我真的很遺憾,你只有千分之一的機會能活超過十年。」當下,數學家被醫生的死刑宣判震驚的一時無法言語,但片刻回復冷靜後,他以數學邏輯思維的方式進一步地問清楚醫生所判斷的機率值,才知道為什麼醫生說他只有千分之一的機會是健康的。原來,「千分之一」的意思是「不是愛滋病帶原者,但HIV檢驗結果呈現陽性的機會,是每 \(1000\) 個血液樣本中有 \(1\) 個。」,即 \(\frac{1}{1000}\)。