貝葉斯派既然把θ看做是乙個隨機變數,所以要計算θ的分布,便得事先知道θ的無條件分布,即在有樣本之前(或觀察到x之前),θ有著怎樣的分布呢?
比如往撞球桌上扔乙個球,這個球落會落在何處呢?如果是不偏不倚的把球丟擲去,那麼此球落在撞球桌上的任一位置都有著相同的機會,即球落在撞球桌上某一位置的概率服從均勻分布。這種在實驗之前定下的屬於基本前提性質的分布稱為先驗分布,或的無條件分布。
至此,貝葉斯及貝葉斯派提出了乙個思考問題的固定模式:
先驗分布 π(θ)+ 樣本資訊χ⇒ 後驗分布π(θ|x)
上述思考模式意味著,新觀察到的樣本資訊將修正人們以前對事物的認知。換言之,在得到新的樣本資訊之前,人們對的認知是先驗分布 π(θ),在得到新的樣本資訊後χ,人們對θ的認知為π(θ|x)。
而後驗分布π(θ|x)一般也認為是在給定樣本χ的情況下θ的條件分布,而使達到最大的值稱為最大後θmd驗估計,類似於經典統計學中的極大似然估計。
貝葉斯定理
在引出貝葉斯定理之前,先學習幾個定義:
接著,考慮乙個問題:p(a|b)是在b發生的情況下a發生的可能性。
貝葉斯定理便是基於下述貝葉斯公式:
p(a|b)=p(b|a)p(a)/p(b)
上述公式的推導其實非常簡單,就是從條件概率推出。
根據條件概率的定義,在事件b發生的條件下事件a發生的概率是
p(a|b)=p(a∩b)/p(b)
同樣地,在事件a發生的條件下事件b發生的概率
p(b|a)=p(a∩b)/p(a)
p(a|b)p(b)=p(a∩b)=p(b|a)p(a)
接著,上式兩邊同除以p(b),若p(b)是非零的,我們便可以得到貝葉斯定理的公式表示式:
p(a|b)=p(b|a)*p(a)/p(b)
我們把p(a)稱為"先驗概率"(prior probability),即在b事件發生之前,我們對a事件概率的乙個判斷。p(a|b)稱為"後驗概率"(posterior probability),即在b事件發生之後,我們對a事件概率的重新評估。p(b|a)/p(b)稱為"可能性函式"(likelyhood),這是乙個調整因子,使得預估概率更接近真實概率。
所以,條件概率可以理解成下面的式子:
後驗概率 = 先驗概率 x 調整因子
這就是貝葉斯推斷的含義。我們先預估乙個"先驗概率",然後加入實驗結果,看這個實驗到底是增強還是削弱了"先驗概率",由此得到更接近事實的"後驗概率"。
在這裡,如果"可能性函式"p(b|a)/p(b)>1,意味著"先驗概率"被增強,事件a的發生的可能性變大;如果"可能性函式"=1,意味著b事件無助於判斷事件a的可能性;如果"可能性函式"<1,意味著"先驗概率"被削弱,事件a的可能性變小。
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