Computer Science/확률과 통계 10

조건부 이산 확률 변수, 확률 질량 함수, 기댓값

DRV의 조건부 성질에 대해 알아보겠다.조건부 확률 질량 함수(Conditional PMF)다음 두 조건이 만족하면,X is DRVEvent A with P(A) > 0조건부 확률 질량 함수임이 자명하다.$$p_{X|A}(x) = \frac{P({X=x}\cap A)}{P(A)}$$그렇다면 조건부 확률 질량 함수(이하 Conditional PMF)도 정확하게 PMF인지 확인을 해보자.Is Conditional PMF legitimate?P(X=x)들은 서로 partition of $\Omega$ 이다.혹시 집합의 분할이 가지는 의미를 까먹었을까봐 적어두겠다. 서로 disjoint하다전부 합치면 표본 공간($\Omega$)이다.=> 위 두개가 의미하는건 또, 전 확률 정리(total probability ..

결합 확률 질량 함수(Joint PMF)

여러 확률 변수의 결합 확률 질량 함수(Joint PMFs of Multiple RVs)DRV인 두 확률 변수 X, Y가 있다고 하자.두 PMF를 합치면(Joint PMF)$$p_{X,Y}(x, y) = P(X=x, Y=y) = P({X=x}\cap{Y=y})$$Example)P((X, Y) $\in$ A), P((x, y) : $0 \le x \le 1, 1 \le y \le 2$) 의 값은,주변 확률 질량 함수(Marginal PMFs)Joint PMF는 각각의 PMF를 다 포함했기에, Joint PMF를 알면 결국 각각의 PMF를 알 수 있다.증명에는 각각의 DRV들이 결국 표본 공간의 분할임을 이용, 전확률정리를 사용한다.marginal 개념은 아래 개념들에서 증명하는데 계속 쓰인다.다중 확률 변..

평균과 분산(Mean and Variance) - DRV 관점에서

기댓값(Expectation=Mean=Expected Value)기댓값은 PMF(확률질량함수)를 한마디(숫자)로 표현할 수 있다.ex) 학생들 점수가 막 40점, 50점, 20점.. vs 학생들 평균(기댓값) 30점입니다.$$E[X] = \sum_{x}^{} xp_X(x)$$$\sum$ 확률 변수 x 확률 = 기댓값(평균)기댓값의 여러 해석Center of gravity of PMF : 확률 '질량' 함수의 가운데(평균) 이라는 뜻Average in large number of repetitions of the experiment: 실행 횟수가 많은 실험의 예상되는평균 값Example) two independent coin tosses이산 확률 변수(DRV)에서 기댓값이 존재할 조건(언제나 그런건 아니다..

이산 확률 변수(Discrete Random Variable, DRV)

확률 변수(Random Variables)결과를 숫자로 대응시키는 것. 어떻게 보면 함수같은 느낌이다.(질문을 통계학적으로 표현하는 것: number of heads = r(X) = {0, 1, 2})random variable X:$$X: \Omega ->R, X(w) \in R $$간편하게 X=x라는 형태로 사용한다.이산 확률 변수(Discrete Random Variables, DRV)I. 이산(Discrete):r(X)가 countable이면 이산(discrete)적인 것이다.ex) sample space가 uncountable 이여도, r(X)가 countable인 경우:choosing a point p from [-1,1] -> $\Omega = [-1, 1]$ is uncountableX =..

확률 세기(Counting), 순열(Permutation)과 조합(Combination)

확률 세기(Counting)결과들(Outcomes)을 세는 것만으로 확률을 구할 수 있다.표본 공간의 모든 결과가 동일한 확률일 때(All outcomes in $\Omega$ are equally likely)$\displaystyle P(A) = \frac{|A|}{|\Omega|}$ (기호: | . | = number(#) of elements in a set(사건 속 원소의 개수))모든 결과의 확률이 p로 일어난다.event A: 유한 개의 모든 사건이 동일하게 일어난다. (finite number of outcomes that are equally likely)세는 것의 원리(Counting Principle)분할 정복 접근(Divide-and-Conquer approach)각 회차 별로 나누어..

독립(Independence)과 이항확률(Binomial Probabilities)

독립(Independence)어떤 두 사건이 독립이다사건 A, B가 독립이면 다음을 만족하는 것이다.$P(A\cap B) = P(A)P(B)$$P(A|B) = P(A)$ (event B가 일어난 것이, A에 영향이 없다)A, B가 Disjoint => A, B Independent ? (사건 A, B가 서로소이면 독립?)당연히 아니다. 오히려 정반대에 가깝다.pf) $P(A), P(B) > 0$ and each Disjoint $=> P(A\cap B) \ne P(A)P(B) >0$ 독립 성질을 만족하지 못한다.어떤 집단의 독립$A_1, ... A_n$이 전부 서로 독립이려면,==2개끼리, 3개끼리, 4개끼리, ... , n개끼리 "전부" 독립==인 경우여야 한다.예시는 3개 사건, 4개 사건의 독립이 ..

전확률 공식, 베이즈 정리

전 확률 공식(Total Probability Theorem)$A_1, ... A_n$이 $\Omega$의 분할(Partition)이고, $P(A_i) > 0, \forall i$라고 하자.그러면 다음이 성립한다.$$P(B) = P(A_1)P(B|A_1)+P(A_2)P(B|A_2)+...+P(A_n)P(B|A_n)$$증명은 다음과 같다. 위의 가정과 공리 2번을 사용한다.그림으로는 이런 식이다. (최소 그림이라도 기억하라)Example 1)1 대 1 토너먼트. 팀 유형에는 3가지 타입(공격적, 수비적, 균형적)이 있다.vs Type-1 승률: 0.3vs Type-2 승률: 0.4vs Type-3 승률: 0.5전체 팀들의 타입 비율은 다음과 같다.Type-1 : Type-2 : Type-3 = 2 : 1 ..

조건부 확률(Conditional Probability)

개념과 표기- P(A|B), P(B) > 0- B가 주어졌을 때, A의 조건부 확률(conditional probability of A given B)라고 읽는다.- 직관적으로, 표본 공간(Sample space)이 B로 바뀌었다는 느낌. 정의- P(A|B) = P(A∩B)/P(B) , givenP(B) > 0- B가 일어났을 때, A였을 결과값. 확률 공리를 적용해보자(Checking the probability axioms)i) P(A|B) ≥ 0, ∀A ⊆ Ω 임은 자명하다.ii) P(Ω|B) = P(Ω∩B)/P(B) = P(B)/P(B) = 1 정규화도 당연하게도 만족한다.iii) A와 C라는 disjoint한 두 사건이 있다고 하자. 따라서, A ∩ C = ϕ 이면, P(A|B) + P(C..

확률 모델과 확률 공리

확률 모델(Probabilistic Models): 어떠한 상황을 가정하여 확률을 따지기 위한 것. 다음의 2가지로 이루어진다.1. 표본 공간(Sample Space, Ω): 일어날 수 있는 모든 경우의 수가 전부 원소인 집합.ex) a coin toss : Ω= {H, T}ex) 2 coin toss : Ω = {HH, HT, TH, TT}사건(Event) : 표본 공간의 부분 집합이다. 특정한 조건 하의 원소들이다.ex) 2번의 동전 던지기에서 앞면이 한번이라도 나올 경우 A = {HH, HT, TH}표본 공간(Sample Space)의 조건원소들 끼리 서로 동시에 일어날 수 없어(mutually exclusive)야 한다. (unique outcome)모든 결과(경우)가 포함되어야 한다. (Coll..

집합(Sets)

어떤 것들을 '모아놓은' 것(Collection of Objects)집합의 포함된 x, 미포함된 x, 공집합의 기호유한 집합 VS 무한 집합(Finite or Infinite): 원소의 개수 기준으로, 유한한 개수냐 무한한 개수냐셀 수 있는 집합(가부번) VS 셀 수 없는 집합(Countable or UnCountable): 무한 집합인데, 셀 수가 있느냐 없느냐. 즉, 원소가 자연수 집합과 일대일 대응이 되는가?Countable : N(자연수), Z(정수), Q(유리수)..Uncountable : R(실수), I(무리수), S = {x : 0 ≤ x ≤ 1} 와 같이 연속된 구간..전체 집합(Ω, Universal Set) = Sample Space: 모든 경우의 수를 포함한 집합, n차원 공간의 모든..