ข้ามไปยังเนื้อหา

T.8 · การกำหนดเงื่อนไข การอนุมานแบบเบย์ และความคลาดเคลื่อนจากการสุ่มตัวอย่าง

GRE Subject Test · GRE Mathematics · หัวข้อ 21

ดูสไลด์ ฝึกฝน
บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้ เปิดหน้าวิดีโอ
3:14

T.8 · การกำหนดเงื่อนไข การอนุมานแบบเบย์ และความคลาดเคลื่อนจากการสุ่มตัวอย่าง

หน่วยนี้แยก conditional, joint และ independent-event probabilities, คำนวณ posterior probabilities ด้วย complete base-rate table, และใช้…

การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ

21

ขอบเขตและเงื่อนไขก่อนเข้าเรียน

เตรียมสอบ GRE ระดับปริญญาตรี วัตถุประสงค์ภายในขอบเขต ETS ที่ทบทวนนี้คือการสอนต้นฉบับ ไม่ใช่การทดสอบหรือตัวทำนายคะแนนอย่างเป็นทางการ

Prerequisites: Probability tables, expectation, variance และ independent sampling.

  • แยกแยะความน่าจะเป็นแบบ conditional, joint และ independent-event
  • คำนวณ posterior probabilities ด้วย complete base-rate table
  • ใช้ variance และ sample size ในการกำหนด standard error ของ sample mean

ความน่าจะเป็นหลัง: ความน่าจะเป็นที่คำนวณโดยอาศัยหลักฐานที่สังเกตได้หลังจากปรับสัดส่วนความน่าจะเป็นก่อนหน้าแล้ว

ค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน: ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของสถิติเมื่อสุ่มตัวอย่างซ้ำหลายครั้ง

คำศัพท์ ฝึกฝน
English ไทย
posterior probability/pɒˈstɪərɪə ˌprɒbəˈbɪlɪti/ ความน่าจะเป็นหลัง
standard error/ˈstændəd ˈerə/ ความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน
21

เลือกใช้วิธีและให้เหตุผลประกอบ

สำหรับ P(B)>0, P(A|B)=P(A∩B)/P(B): กำหนดประชากรให้อยู่ใน B ก่อนแล้วจึงคำนวณเศษส่วนใน A ความอิสระหมายถึง P(A∩B)=P(A)P(B), หรือเทียบเท่า P(A|B)=P(A) เมื่อตัวส่วนไม่เป็นศูนย์ เหตุการณ์ที่ไม่สามารถเกิดขึ้นร่วมกันและมีความน่าจะเป็นบวกไม่สามารถเป็นอิสระต่อกันได้ เพราะความน่าจะเป็นร่วมเป็นศูนย์ การสุ่มโดยไม่ใส่กลับมักทำให้ความน่าจะเป็นในขั้นตอนถัดไปเปลี่ยนแปลง; หากใช้ตัวส่วนคงที่สำหรับการสุ่มติดกันจะเป็นการทดลองที่แตกต่างกัน

สร้างความน่าจะเป็นร่วมโดยการคูณสัดส่วนหมวดหมู่ก่อนหน้ากับความน่าจะเป็นตามเงื่อนไขที่เกี่ยวข้อง ถ้า D เป็นเงื่อนไข และ + เป็นผลลัพธ์บวก, P(D∩+)=P(D)P(+|D) ความน่าจะเป็นรวมที่เป็นบวกคือ P(D)P(+|D)+P(not D)P(+|not D) เนื่องจากทั้งสองเหตุการณ์นี้ไม่ซ้อนทับกันและครอบคลุมผลลัพธ์บวกทั้งหมด Bayes นำความน่าจะเป็นร่วมแรกมาหารด้วยผลรวมนี้ ความไวคือ P(+|D) ส่วนความจำเพาะคือ P(−|not D); อัตราการบวกผิดพลาดคือหนึ่งลบด้วยความจำเพาะ

สำหรับแบบทดสอบสมมติที่มีอัตราการเกิด 2%, ความไว 90% และความจำเพาะ 95%, ใช้ประชากร 10,000 เพื่อความชัดเจน จาก 200 คนที่มีภาวะ จะ 180 ทำผลตรวจเป็นบวก จาก 9,800 คนที่ไม่มีภาวะ จะ 490 ทำผลตรวจเป็นบวก ดังนั้น 180 จาก 670 ผลตรวจเป็นบวกจะมีภาวะ: ความน่าจะเป็นหลัง 18/67, ประมาณ 26.9% การสลับเงื่อนไขจะได้ 90% ซึ่งตอบคำถามที่ต่างกัน นี่คือโมเดลทางคณิตศาสตร์ ไม่ใช่คำแนะนำในการตัดสินใจทางการแพทย์

สำหรับการสังเกตที่เป็นอิสระและมีการแจกแจงเหมือนกัน (i.i.d.) ที่มีความแปรปรวนจำกัด σ², ค่าเฉลี่ยตัวอย่างมีค่าคาดหวัง μ และความแปรปรวน σ²/n; ความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน (standard error) ของมันคือ σ/√n นี่คือช่วงกระจายของค่าเฉลี่ยตัวอย่างซ้ำๆ ไม่ใช่ช่วงกระจายของการสังเกตแต่ละตัว การเพิ่ม n เป็นสี่เท่าจะลดความคลาดเคลื่อนมาตรฐานลงครึ่งหนึ่ง ไม่ใช่ลดลงหนึ่งในสี่ ข้อมูลประชากรแบบปกติให้ค่าเฉลี่ยแบบปกติอย่างสมบูรณ์; ส่วนอื่นๆ การใช้ประมาณการทฤษฎีบทลิมิตกลางต้องการเงื่อนไขและขนาดตัวอย่างที่เหมาะสม ความสัมพันธ์ (correlation) ทำให้การคำนวณความแปรปรอนแบบอิสระธรรมดาใช้ไม่ได้

สำรวจ

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

ตัวอย่างเหตุผลประกอบ

ให้ P(A)=0.4, P(B)=0.5 และ P(A∩B)=0.3. ดังนั้น P(A|B)=0.6, ดังนั้น A และ B ไม่เป็นอิสระ, เนื่องจาก 0.3≠0.4·0.5. หากตัวแปรมีความเบี่ยงเบนมาตรฐาน 12, ตัวอย่างอิสระที่มีขนาด 36 มีค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐานของค่าเฉลี่ย 2. การเพิ่มขนาดตัวอย่างเป็น 144 จะได้ 1; ความเบี่ยงเบนมาตรฐานของการสังเกตแต่ละตัวคงอยู่ที่ 12.

ตารางของ 1,000 รายการที่คาดไว้: 80 จาก 100 ที่เสียและ 45 จาก 900 ที่ไม่เสียทดสอบเป็นบวก, 125 ผลบวกทั้งหมด
Given a positive test, divide by all 125 positives: 80/125, not 80/100
สำรวจ

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

Conditions and counterexamples

อย่าสลับ P(+|D) เป็น P(D|+). รวมการบวกผิดพลาดไว้ในตัวส่วนของความน่าจะเป็นหลัง ความเบี่ยงเบนมาตรฐานของการสังเกตแต่ละตัวและความคลาดเคลื่อนมาตรฐานของค่าเฉลี่ยมีพฤติกรรมที่ขึ้นกับขนาดตัวอย่างต่างกัน

21

การประยุกต์ใช้แบบมีคำแนะนำ

ในโมเดลที่กำหนด 10% ของอุปกรณ์มีข้อบกพร่อง การตรวจพบเป็นบวกสำหรับ 80% ของอุปกรณ์ที่มีข้อบกพร่อง และ 5% ของอุปกรณ์ที่ไม่มีข้อบกพร่อง จงหาความน่าจะเป็นที่มีข้อบกพร่องเมื่อผลการตรวจเป็นบวก โดยใช้ 1000 อุปกรณ์ที่คาดไว้

วิธีทำตัวอย่าง

จำนวนที่คาดหวังคือ 100 ที่มีข้อบกพร่องและ 900 ที่ไม่มี ข้อบกพร่อง จำนวนที่เป็นบวกคือ $100(0.8)=80$ และ $900(0.05)=45$ ตามลำดับ กลุ่มที่ถูกกำหนดเงื่อนไขมี 125 ผลบวก ดังนั้น

$$P(D\mid+)={80\over80+45}={16\over25}=0.64.$$
จำนวนลบ 20 และ 855 ตรวจสอบผลรวมแถวทั้งสอง ความไว 0.8 คือ $P(+\mid D)$ ไม่ใช่เงื่อนไขย้อนกลับที่ต้องการ นี่คืออัตราของโมเดลเพื่อประกอบการอธิบาย ไม่ใช่การอ้างถึงประสิทธิภาพที่วัดได้จริง

21

การถ่ายโอนแบบอิสระ

การสังเกตที่เป็นอิสระมีความแปรปรวน 25 หา standard error ของค่าเฉลี่ยสำหรับ n=100 หากแทนที่ทุกคู่ที่แตกต่างกันมีความแปรปรวนร่วม 1 หาความแปรปรวนของค่าเฉลี่ย การเพิ่ม n สี่เท่าจำเป็นต้องลด standard error ลงครึ่งหนึ่งในโมเดลที่สองหรือไม่?

ตรวจสอบหลังทำแบบฝึกหัดแล้ว

Independence ให้ $\operatorname{Var}(\overline X)=25/n$ และที่ 100 standard error $5/10=0.5$ With covariance one,

$$\operatorname{Var}(\overline X)=\frac{25n+n(n-1)}{n^2}=1+\frac{24}{n}.$$
ที่ 100 มันคือ 1.24 Standard error ลู่เข้าหาหนึ่งเมื่อ n เติบโตขึ้น แทนที่จะเป็นศูนย์; การเพิ่ม n สี่เท่าอาจไม่ลดทอนลงครึ่งหนึ่ง พจน์ความแปรปรวนร่วมสามารถตัดออกได้ก็ต่อเมื่อมีความไม่สัมพันธ์กันที่รับได้ โดย independence เป็นเงื่อนไขที่เพียงพอ

บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้

ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที

หัวข้อเพิ่มเติมใน GRE Subject Test · GRE Mathematics

เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี

IGCSE, A-Level & AP