贝叶斯公式及其生物学应用

贝叶斯公式

贝叶斯公式实际表达即是,在某事件发生的条件下,另一个事件发生的概率。


直观的理解贝叶斯公式

当我们判断一个温和而有涵养的人是什么职业的时候,我们可能更相信他是一个图书馆员,而并非一个农民
但数据告诉我们,图书馆员相比农民,在人群中所占的比重非常小。(假设图书馆员农民为1:20)

因此某些直觉的判断可能违背理性。理性不代表知道事实,而是认识到哪些因素是有关的。

  • 假设有10个图书馆员,对应200个农民。


  • 当我们听到关于温和而有涵养的人的描述后,直觉告诉我们有40%的可能他是图书馆员,而10%的可能他是农民。

  • 因此我们可以得到预计的相应总体中的人数。


  • 并且可以得到判断在该样本大小写,符合该描述的图书馆员所占的比重。


贝叶斯公式的核心思想

新证据并不能直接凭空决定你的看法,而是应该更新你之前的看法。


贝叶斯公式的数学表达

目标结果


| 之前的内容为之后内容的限制因素,即 hypothesis 的概率是在符合E 的基础之上得到的。

先验概率 prior


图书馆员所占总数的比为10:(10 + 200)

似然概率 likelihood


假设为图书馆员的条件下,符合角色描述的概率。


假设为农民的条件下,符合角色描述的概率。(H 之前的符号表示为

后验概率 posterior

首先可以约去上下的人数,接着可以将分母内容用P(E) 表示,代表看到所有证据的概率(即所有假设下的所有符合证据的个数)。

总结

我们可以将任何事件都对应概率空间的一个子集(一个1X1 的正方形),概率的大小可以通过划分正方形的面积来表示。

贝叶斯公式的延展


这里再引入之前的图书馆员和农民的例子,再加一个商人。
可以理解成在某个先验概率情况下,分割长方形(先验概率,农民、商人、图书馆员占其总人群的比例)。再对长方形根据似然概率的描述,得到具体的面积(符合某种描述的人群的概率)。其中符合特定要求(图书馆员)的特定描述的面积所占全部(农民、商人、图书馆员概率之和)的符合特定描述的面积的比例,即为该特定描述下特定要求(图书馆员)所占的比例。

练习题

贝叶斯公式在生物学中的应用

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