【讨论题】能用数学证明的反直觉的现象
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题目描述:谈谈一些能用数学证明的反直觉的现象。
老师观点:其实有很多能用数学证明的反直觉的现象,我这里举一个生活中的例子,权当抛砖引玉了。这个例子会用到贝叶斯公式,我这里不展开讲贝叶斯公式,对贝叶斯公式不太清楚的,可以自行了解一下,也可以关注我后续的课程。
举例:假设在小明生活的城市对某种疾病进行普查,假设根据以往其他城市的数据,这种疾病的患病率为0.01%,假设医疗机构对患者有98%的概率能够检测出来,再假设医疗机构对正常人有0.2%的概率将正常人诊断为患者,通过这次检查,小明被查出是患者,那么大家觉得小明患病的真实概率有多大。
很可能大家会觉得,小明患病的概率非常大,因为根据假设,医疗机构对患者有98%的概率能够检测出来,会盯着这个98%,但是我告诉大家,根据这些假设条件,小明患病的概率其实小于5%。这个结论是不是有点反直觉。下面我们用贝叶斯公式计算一下。
记A表示该城市的某人真的患病,根据假设, 图片描述
B表示检测结果为患病,注意包含两种情况,一种是将真患者检测成患者,根据假设,对应的概率为
图片描述
另一种是将正常人检测成患者,根据假设,对应的概率为
图片描述根据全概率公式, 图片描述
我们现在要计算的是在检测结果为患病的条件下,真实的患病概率,即是求条件概率图片描述 根据贝叶斯公式:图片描述
也许大家会觉得不可思议,这个结果确实有点反直觉,会让人觉得检测结果“不太靠谱”,大家可能会有疑问,那咱们平时到医院看病的检测结果真的有这么“不靠谱”吗?其实不是的,一般来说,到医院看某种病的人很可能出现了相应的症状,换句话说,到医院看该病的人真正患该病的概率是比较大的,也就是说这里的图片描述

这种情况下,我们计算出, 图片描述

这个结果就基本与我们的直觉相符了。
大家体会到贝叶斯公式的神奇之处了吗。这里只是展示了贝叶斯公式的非常简单的应用,其实贝叶斯公式在机器学习方面也有应用,这方面的内容也将出现在我们规划的课程中,欢迎大家关注。

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