集合与概率

2020-08-13 10:28:01

我一直是纳西姆·塔勒布的“幻境”的铁杆粉丝。他写了一系列关于生活的文章,所有的主题都围绕着在不确定的情况下做出决定。我也想更深入地挖掘他暗示的一些更技术性的概念,所以去年我研究了几本概率论教科书。

我对田野的优雅感到惊讶。对我来说最鼓舞人心的想法是发明者如何通过集合论来解释概率。这不仅是一种看待事物的美好方式,而且通过这种方式,他们可以应用很少的公理、杠杆集合论和巴达宾巴达博,他们有整个领域的发现价值。

我想与大家分享一本教科书中的一个例子,它展示了通过这个镜头看到概率的力量,并演示了如何从最简单的内核开始推导出复杂的想法。

假设你有两个盒子。在方框1中,您有99个红球和1个白球。在方框2中,您有99个白球和1个红球。

这可能会变得有点难以推理。你有50%的机会选择第一个盒子。在第一个盒子里,你有99%的机会。如果你选择了盒子2,你有1%的机会。我们如何将这些概率结合在一起呢?

如果你按照高中时所学的方式推理,你可能是这样想的:

嗯,我有50%的机会选择第一个框,然后有99%的机会选择一个红色的芭蕾舞,有50%的机会选择第二个框,在那之后有1%的机会选择一个白色的球。

现在这是可行的,但请注意概率是50%-你真的需要做所有的工作才能弄清楚这一点吗?(1)

让我们重新想象一下概率在这里意味着什么。首先,让我们来考虑一下:所有可能的结果都是什么?

对于OUT实验,结果必须包含两个选项:我们选择的方框,以及之后我们选择的球。我们可以这样表示它:

我们可以把它列出来:我们选择盒子1,红球1,盒子1…。红球99,等等。我们总共有200种可能的结果。

现在我们已经知道了所有的结果,我们可以回答这个问题:我们选择一个红色球的概率是多少?

看起来有100个。这意味着200个结果中的100个会给出“我们得到一个红球”的结果--100/200等于50%。

请注意,这是如何归结为“计算”我们关心的结果的。真的那么简单吗?让我们用一个更难的例子来试一试。

问题2:你选了一个红色的球,它来自第一个盒子的概率是多少?

根据我们在高中学到的知识,这个问题很难回答。考虑到我们选择了一个红色的球,它是1号盒子的可能性有多大?嗯,盒子1里有99个红球,盒子2里只有1个红球,所以它来自盒子1的可能性很高。但是有多高呢?

然而,如果我们在集合中思考,我们可以某种程度上推导出贝叶斯定理。让我们再来看看我们的结果:

是的,总共100美元。因为我们知道我们得到了一个红色的球,这意味着我们只能得到这100个结果中的一个。

这就是99个结果。所以在100个可能发生的结果中,有99个来自方框1.99/100,你有99%的机会给出一个红色的球,它来自方框1。

这也只是归结为计算结果的数量。现在,它可能会变得更加困难--如果你不可能计算出结果的数量怎么办?如果每个结果都有不同的概率怎么办?但是,仅仅从这个形成一系列可能结果的事件的概念,我们就可以慢吞吞地前进,得出相当多的结论。

(1)亚历山大对问题1提出了一个相当漂亮的直观解决方案:考虑对称性--因为问题是对称的(你可以颠倒白色和红色),这意味着唯一的解决方案可能是50%。

感谢Daniel Woelfel,Alexandre Lebrun,Bipin Suresh,Mark Shlick,Davit Magaltadze审阅本文草稿