דלג לתוכן

T.8 · Conditioning, Bayesian inference and sampling error

GRE Subject Test · GRE Mathematics · נושא 21

21

היקף ותנאי מקדימים

הכנה למבחן GRE לתואר ראשון. מטרות מקומיות בתוך היקף ETS הנבדק; זהו הוראה מקורית, ולא מבחן רשמי או חיזוי ציון.

דרישות מוקדמות: טבלאות הסתברות, ציפוי, סטיית תקן ומידה עצמאית.

  • הפרד בין הסתברות תנאיית, משותפת ואירועים בלתי תלויים
  • חישוב הסתברות אפוסטריורי עם טבלת שיעור בסיס מלא
  • שימוש בסטיית תקן וגודל דגימה כדי לקבוע שגיאת תקן של ממוצע הדגימה

הסתברות אפוסטריורי: הסתברות תנאית על העדויות שנצפו לאחר התחשבות בשיעורים הקודמים.

שגיאת תקן: סטיית התקן של סטטיסטיקה בכל דגימות חוזרות.

מילון מונחים אימון
English עברית
posterior probability/pɒˈstɪərɪə ˌprɒbəˈbɪlɪti/ הסתברות אפוסטריורית
standard error/ˈstændəd ˈerə/ שגיאה סטנדרטית
21

בחר ונמק שיטה

עבור P(B)>0, P(A|B)=P(A∩B)/P(B): יש להגביל את האוכלוסייה ל-B לפני חישוב השבר ב-A. עצמאות פירושה P(AB)=P(A)P(B), או באופן שקול P(A|B)=P(A) כאשר המכנה אינו אפס. אירועים בלתי תואמים עם הסתברות חיובית אינם יכולים להיות עצמאיים, מכיוון שההסתברות המשותפת שלהם היא אפס. מדידה ללא החזרה משנה בדרך כלל את ההסתברות הבאה; מכנה קבוע למדידות רצופות היה מתאר ניסוי שונה.

בניית הסתברות משותפת על ידי כפל שיעור קטגורי קודם עם ההסתברות התנאית הרלוונטית. אם D היא התנאי ו-+ תוצאה חיובית, P(D∩+)=P(D)P(+|D). ההסתברות הכוללת החיובית היא P(D)P(+|D)+P(not D)P(+|not D), מכיוון שאלו אינן תואמות ומכסות כל תוצאה חיובית. ברייס מחלק את ההסתברות המשותפת הראשונה בסך זה. רגישות היא P(+|D), בעוד ספציפיות היא P(−|not D); שיעור החיובים השגויים הוא אחד מינוס הספציפיות.

עבור בדיקה היפותטית עם תפוצה של 2%, רגישות של 90% וספציפיות של 95%, השתמש באוכלוסייה של 10,000 לשם בהירות. מתוך 200 אנשים עם המצב, 180 נמצאים חיוביים. מתוך 9,800 ללא המצב, 490 נמצאים חיוביים. לכן 180 מתוך 670 תוצאות חיוביות מכילות את המצב: אפוסטריורי 18/67, כ-26.9%. הפיכת התנאות תני 90%, ותשובה לשאלה שונה. זהו מודל מתמטי, ולא המלצה לגבי החלטות קליניות.

עבור תצפיות עצמאיות ואחידות בחלוקה עם סטיית תקן סופית σ², לממוצע הדגימה יש ציפוי μ ושונות σ²/n; שגיאת התקן שלו היא σ/√n. זהו פיזור ממוצעי דגימות חוזרות, ולא פיזור תצפיות בודדות. הכפלת n פי ארבע מחצית את שגיאת התקן, ולא מחלקת אותה בארבע. נתונים מאוכלוסייה נורמלית נותנים ממוצע נורמלי בדיוק; אחרת קירוב גבול מרכזי דורש תנאים מספקים וגודל דגימה. קורלציה מבטלת את חישוב השונות העצמאית הפשוטה.

חקור

The given group changes the denominator

$P(A\mid B)=n(A\cap B)/n(B),\quad n(B)>0$

Use the lesson’s table to compare a conditional probability, its reverse and a whole-cohort probability. The highlighted group is the denominator.

21

הסבר מוסבר

נתון P(A)=0.4, P(B)=0.5 ו-P(A∩B)=0.3. אזי P(A|B)=0.6, ולכן A ו-B אינם עצמאיים, שכן 0.3≠0.4·0.5. אם למשתנה סטיית תקן 12, לדוגמה עצמאית בגודל 36 יש שגיאת תקן של הממוצע 2. הגדלת גודל הדוגמה ל-144 נותנת 1; סטיית התקן של תצפית יחידה נשארת 12.

טבלת 1,000 פריטים מצופים: 80 מתוך 100 פגומים ו- 45 מתוך 900 שאינם פגומים נבדקו כחיוביים, 125 חיוביים בסך הכל
נתון בדיקה חיובית, חלק לכל 125 החיוביים: 80/125, לא 80/100
חקור

Individual spread and sample-mean spread

$\mathrm{SD}(\bar X)=\sigma/\sqrt n$

Changing n changes the standard error, not the population standard deviation. Normal probabilities require an explicit distribution model.

21

תנאים ותשובות נגד

אל תפוך את P(+|D) ל-P(D|+). כלול תוצאות חיוביות שגויות במכנה הפוסטריורי. לסטיית התקן של תצפיות יחיד ולטעות התקן של הממוצע שלהם יש התנהגות שונה בקשר לגודל הדוגמה.

21

יישום מכוון

במודל נתון, 10% מהמכשירים הם בעלי פגם. בדיקה חיובית עבור 80% מהמכשירים הפגומים ו- 5% מהמכשירים שאינם פגומים. מצא את ההסתברות לפגם נתון תוצאה חיובית באמצעות 1000 מכשירים מצופים.

פתרון מודגש

הספירות המצופות הן 100 פגומים ו-900 שאינם פגומים. הספירות החיוביות הן $100(0.8)=80$ ו-$900(0.05)=45$, בהתאמה. הקבוצה המותנית מכילה 125 חיוביים, ולכן

$$P(D\mid+)={80\over80+45}={16\over25}=0.64.$$
ספירות שליליות 20 ו- 855 בודקות את סך השורות. הרגישות 0.8 היא $P(+\mid D)$, לא התנאי ההפוך הנדרש. אלו קצבי דגם הדגמתיים, לא טענות ביצועים שנמדדו.

21

העברה עצמאית

תצפיות עצמאיות יש להן שונות 25. מצא את שגיאת התקן של הממוצע עבור n=100. אם במקום זאת לכל זוג נפרד יש קווריאנס 1, מצא את שונות הממוצע. האם הכפלת n פי ארבע חייבת לחצות את שגיאת התקן במודל השני?

בדיקה לאחר ניסיון

עצמאות נותנת $\operatorname{Var}(\overline X)=25/n$ וב-100 שגיאת תקן $5/10=0.5$. עם קווריאנס אחד,

$$\operatorname{Var}(\overline X)=\frac{25n+n(n-1)}{n^2}=1+\frac{24}{n}.$$
ב-100 היא 1.24. שגיאת התקן שואפת לאחד ככל ש-n גדלה, ולא לאפס; הכפלת n פי ארבע אינה חייבת לחצות אותה. איברים של קווריאנס ניתן לדלג רק בתנאי חוסר קורלציה מצודק, ועצמאות היא תנאי מספיק.

שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה

לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.

נושאים נוספים בGRE Subject Test · GRE Mathematics

היכנס או צור חשבון

IGCSE, A-Level & AP