Рассмотрите задачу о случайном броске двух монет и подсчете условной вероятности: при условии, что хотя бы одна — орел, какова вероятность, что обе — орлы; обсудите зависимость ответа от модели случайного эксперимента
Коротко: ответ зависит от модели получения информации. Приведу несколько типичных моделей и вычисления. 1) Два различимых честных монетных броска, информация: «хотя бы одна — орёл» (без указания, какая). Пространство {HH,HT,TH,TT}\{HH,HT,TH,TT\}{HH,HT,TH,TT} равновероятно. Тогда P(обе орлы∣не TT)=P(HH)1−P(TT)=1/43/4=13.
P(\text{обе орлы}\mid \text{не }TT)=\frac{P(HH)}{1-P(TT)}=\frac{1/4}{3/4}=\frac{1}{3}. P(обеорлы∣неTT)=1−P(TT)P(HH)=3/41/4=31. 2) То же, но сказали конкретно «первая (левая) монета — орёл». Тогда условие — событие «первая = H», и P(HH∣первая=H)=P(HH)P(первая=H)=1/41/2=12.
P(HH\mid \text{первая}=H)=\frac{P(HH)}{P(\text{первая}=H)}=\frac{1/4}{1/2}=\frac{1}{2}. P(HH∣первая=H)=P(первая=H)P(HH)=1/21/4=21. 3) Модель «вы случайно выбираете одну из двух монет и смотрите: она оказалась орлом». Для двух честных монет возможные наблюдения (учитывая выбор монеты) дают, при условии увиденного H, долю случаев с HHHHHH равную 1/21/21/2. Формально: если монеты честны, то P(обе∣наблюдали H на случайно выбранной монете)=12.
P(\text{обе} \mid \text{наблюдали H на случайно выбранной монете})=\frac{1}{2}. P(обе∣наблюдали H наслучайновыбранноймонете)=21. 4) Общий случай для независимых одинаково смещённых монет с вероятностью орла ppp: - при условии «хотя бы одна орёл» P(HH∣>=1 H)=p21−(1−p)2=p2−p.
P(HH\mid \text{>=1 H})=\frac{p^2}{1-(1-p)^2}=\frac{p}{2-p}. P(HH∣>=1 H)=1−(1−p)2p2=2−pp.
- при условии «наблюдали H на случайно выбранной монете» P(HH∣наблюд. H)=p2p=p.
P(HH\mid \text{наблюд. H})=\frac{p^2}{p}=p. P(HH∣наблюд. H)=pp2=p.
(для p=1/2p=1/2p=1/2 даёт 1/21/21/2, для p→1p\to1p→1 обе формулы сходятся к 1). Вывод: формулировка «хотя бы одна — орёл» неоднозначна без указания механизма получения информации. По самой естественной (просто известно, что не выпал TT) для честных монет ответ 1/31/31/3; если указана конкретная монета или увидели случайно выбранную монету равной H — ответ 1/21/21/2 (или ppp для общих смещённых монет).
1) Два различимых честных монетных броска, информация: «хотя бы одна — орёл» (без указания, какая). Пространство {HH,HT,TH,TT}\{HH,HT,TH,TT\}{HH,HT,TH,TT} равновероятно. Тогда
P(обе орлы∣не TT)=P(HH)1−P(TT)=1/43/4=13. P(\text{обе орлы}\mid \text{не }TT)=\frac{P(HH)}{1-P(TT)}=\frac{1/4}{3/4}=\frac{1}{3}.
P(обе орлы∣не TT)=1−P(TT)P(HH) =3/41/4 =31 .
2) То же, но сказали конкретно «первая (левая) монета — орёл». Тогда условие — событие «первая = H», и
P(HH∣первая=H)=P(HH)P(первая=H)=1/41/2=12. P(HH\mid \text{первая}=H)=\frac{P(HH)}{P(\text{первая}=H)}=\frac{1/4}{1/2}=\frac{1}{2}.
P(HH∣первая=H)=P(первая=H)P(HH) =1/21/4 =21 .
3) Модель «вы случайно выбираете одну из двух монет и смотрите: она оказалась орлом». Для двух честных монет возможные наблюдения (учитывая выбор монеты) дают, при условии увиденного H, долю случаев с HHHHHH равную 1/21/21/2. Формально: если монеты честны, то
P(обе∣наблюдали H на случайно выбранной монете)=12. P(\text{обе} \mid \text{наблюдали H на случайно выбранной монете})=\frac{1}{2}.
P(обе∣наблюдали H на случайно выбранной монете)=21 .
4) Общий случай для независимых одинаково смещённых монет с вероятностью орла ppp:
- при условии «хотя бы одна орёл»
P(HH∣>=1 H)=p21−(1−p)2=p2−p. P(HH\mid \text{>=1 H})=\frac{p^2}{1-(1-p)^2}=\frac{p}{2-p}.
P(HH∣>=1 H)=1−(1−p)2p2 =2−pp . - при условии «наблюдали H на случайно выбранной монете»
P(HH∣наблюд. H)=p2p=p. P(HH\mid \text{наблюд. H})=\frac{p^2}{p}=p.
P(HH∣наблюд. H)=pp2 =p. (для p=1/2p=1/2p=1/2 даёт 1/21/21/2, для p→1p\to1p→1 обе формулы сходятся к 1).
Вывод: формулировка «хотя бы одна — орёл» неоднозначна без указания механизма получения информации. По самой естественной (просто известно, что не выпал TT) для честных монет ответ 1/31/31/3; если указана конкретная монета или увидели случайно выбранную монету равной H — ответ 1/21/21/2 (или ppp для общих смещённых монет).