基礎:樣本空間、事件與公理

事件的迪摩根定律(De Morgan's laws)

/ duh-MOR-gunz /

迪摩根定律是兩條簡單的規則,告訴你補集(「非」)如何與聯集(「或」)和交集(「且」)互動。用話說:「並非 A、B 至少有一個發生」這個事件,等同於「A 與 B 都不發生」;而「並非 A 與 B 同時發生」這個事件,等同於「A 沒發生 或 B 沒發生」。它們是你在否定一句關於機會的中文句子時,早已在用的直覺的正式版本。

用符號寫,這兩條定律是 (A ∪ B)^c = A^c ∩ B^c 與 (A ∩ B)^c = A^c ∪ B^c。注意這個規律:把補集推進括號內,會把聯集翻成交集、交集翻成聯集,並對每一片取補集。一張圖能證實它——合併區域「A 或 B」的外部,恰好就是同時在 A 外且在 B 外的那塊地方。這些定律可推廣到任意多個事件:一個大聯集的補集,是所有補集的交集,反之亦然。

這些定律是「互補計數」的日常工具,而互補計數是基礎機率中最有用的單一技巧。「至少一個」這個說法正面去算很彆扭,但它的否定是乾淨的事件「一個都沒有」,而迪摩根定律正是允許這個替換的依據:P(諸 A 中至少一個) = 1 - P(它們一個都沒發生) = 1 - P(所有補集同時發生)。每當問題說「至少一個」,就伸手去拿補集,讓迪摩根定律替你改寫它。

丟兩顆骰子。要求 P(至少出現一個六),用迪摩根定律改寫這個事件:「至少一個六」是「兩顆都不是六」的補集。P(都不是六) = (5/6)(5/6) = 25/36,所以 P(至少一個六) = 1 - 25/36 = 11/36。

「至少一個」正面難算,但寫成 1 減去「一個都沒有」就容易——迪摩根定律正是這個翻轉的依據。

翻轉正是重點:聯集的補集是補集的交集,絕不是補集的聯集——把兩者搞混是常見的失誤。

又稱
De Morgan dualitycomplement of a union/intersection迪摩根律