條件機率、獨立性與貝氏定理

樣本空間的分割

分割是把所有可能結果的集合切成彼此分離、互不重疊、合起來毫無遺漏的若干塊的方式。想像切披薩:披薩上的每一點都恰好屬於一塊,沒有任何一塊與另一塊重疊,而所有塊合起來構成整個餅。在機率中,「披薩」就是樣本空間,「塊」就是事件。

形式上,事件 B1、B2、…、Bk 構成一個分割,當它們兩兩互斥(沒有任兩個能同時發生,即 i 不等於 j 時 Bi 與 Bj 的交集為空)且集體窮盡(它們的聯集就是整個樣本空間,因此必有其一發生)。最乾淨的分割只有兩塊:一個事件 B 與它的補集 not B。B 要嘛發生要嘛不發生——這永遠把世界分割開來。一顆骰子可以用「低(1-2)、中(3-4)、高(5-6)」分割,也可以用「偶數對奇數」分割,諸如此類。

分割是分情況推理的骨架。全機率公式與貝氏定理都需要一個分割,好讓各情況機率 P(Bi) 恰好加總為 1——也就是加權平均中的權重。若你選的情況互相重疊,某個結果會被算在兩塊裡,機率就會超過 1;若你的情況留有縫隙,某些結果就從未被計入,你會損失機率。選對分割——也就是那個能讓條件機率容易知道的分割——往往就是一道題目的整個訣竅所在。

要分析一個益智節目,依參賽者所選的獎門把他們分割:1 號門、2 號門、3 號門。這三個事件互斥(你只選一扇門)且窮盡(你必須選某扇門),所以 P(1 號門) + P(2 號門) + P(3 號門) = 1,是用於全機率計算的有效分割。

互斥加上窮盡就等於一個分割;各情況機率加總為 1。

光是互斥不夠,光是窮盡也不夠——分割兩者皆需。「生病」與「超過 60 歲」並不分割一個群體;「生病」與「沒生病」才行。

又称
partitioncase splitexhaustive disjoint cases分割完備互斥事件