问题

概率论两个事件独立的定义是P(AB)=P(A)P(B),可以理解是A B两个事件互相不影响吗?

回答
概率论里,说到两个事件“独立”,最常见的定义就是:P(A ∩ B) = P(A) P(B)。

这公式看着挺简洁的,但它背后代表的意思可不简单,可以说是概率论里一个非常核心的概念。我们来一点点把它嚼碎了说清楚。

P(A ∩ B) 这是什么意思?
这里的“∩”符号,代表的是“与”、“并且”、“同时发生”的意思。所以 P(A ∩ B) 就是事件 A 和事件 B 同时发生的概率。

P(A) P(B) 这是什么意思?
P(A) 就是事件 A 发生的概率,P(B) 就是事件 B 发生的概率。把它们俩乘起来,就是把 A 发生的可能性和 B 发生的可能性“叠在一起”算。

那么,P(A ∩ B) = P(A) P(B) 这个等式,到底是在说什么呢?

我们可以从“互相不影响”这个角度去理解,但这层理解需要更深入一点。

独立性的核心:一个事件的发生与否,对另一个事件发生的概率没有改变。

我们换个角度来看。如果 A 和 B 是独立的,那么:

知道了 A 发生了,对 B 发生的概率有什么影响?
我们知道 P(B|A) 是指“在事件 A 已经发生的情况下,事件 B 发生的概率”。如果 A 和 B 独立,那么 A 的发生就像是“背景信息”,它并没有改变我们对 B 的原有的判断,所以 P(B|A) 就应该等于 P(B)。

现在我们再回头看那个公式:P(A ∩ B) = P(A) P(B)。
根据条件概率的定义,我们知道 P(A ∩ B) = P(B|A) P(A)。
把 P(A ∩ B) = P(A) P(B) 代入进去,就会得到:
P(A) P(B) = P(B|A) P(A)
如果我们假设 P(A) 不等于 0(否则 A 根本不会发生,谈独立性也没意义了),那么我们就可以两边同时除以 P(A),得到:
P(B) = P(B|A)

这个结果就很直观了:事件 A 的发生,并没有改变事件 B 发生的概率。 这就是最直接的“互相不影响”。

反过来也一样:知道了 B 发生了,对 A 发生的概率有什么影响?
同理,P(A|B) 是指“在事件 B 已经发生的情况下,事件 A 发生的概率”。如果 A 和 B 独立,那么 P(A|B) 也应该等于 P(A)。
从公式 P(A ∩ B) = P(A) P(B) 出发,我们知道 P(A ∩ B) = P(A|B) P(B)。
同样地,代入后得出 P(A) P(B) = P(A|B) P(B)。
如果 P(B) 不等于 0,就能得出:
P(A) = P(A|B)

也就是说,事件 B 的发生,也没有改变事件 A 发生的概率。

所以,“互相不影响”在这里不是一句模糊的说法,而是有明确的数学含义:一个事件的发生,不会改变另一个事件的发生概率。

举个例子来加深理解:

假设我们有两个独立的随机过程:

1. 抛一枚均匀的硬币。
事件 A:第一次抛出正面朝上。 P(A) = 1/2。
事件 B:第二次抛出正面朝上。 P(B) = 1/2。

这两次抛硬币的结果是互相独立的。无论第一次是正面还是反面,第二次抛出正面的概率始终是 1/2。
那么,A 和 B 同时发生的概率是多少?也就是两次都抛出正面。
P(A ∩ B) = P(第一次正面且第二次正面) = (1/2) (1/2) = 1/4。
这符合公式 P(A ∩ B) = P(A) P(B)。

2. 从一副标准的扑克牌(去掉大小王,共 52 张)中有放回地抽取两张牌。
事件 A:第一次抽取到红桃。 P(A) = 13/52 = 1/4。
事件 B:第二次抽取到红桃。 P(B) = 13/52 = 1/4。

因为是“有放回”抽取,所以第一次抽到什么,对第二次抽到什么没有影响。
第一次抽到红桃(A 发生)的概率是 1/4。第二次抽到红桃(B 发生)的概率也是 1/4。
两次都抽到红桃的概率 P(A ∩ B) = (1/4) (1/4) = 1/16。
同样符合 P(A ∩ B) = P(A) P(B)。

什么情况不是独立的?

再举个不是独立的例子:

1. 从一副标准的扑克牌(去掉大小王,共 52 张)中不放回地抽取两张牌。
事件 A:第一次抽取到红桃。 P(A) = 13/52 = 1/4。
事件 B:第二次抽取到红桃。

现在考虑事件 B。
如果 A 发生了(第一次抽到了红桃),那么剩下的牌里红桃就只剩下 12 张了,总共 51 张。所以此时 B 发生的概率 P(B|A) = 12/51。
如果 A 没发生(第一次没抽到红桃),那么剩下的牌里红桃还有 13 张,总共 51 张。所以此时 B 发生的概率 P(B|A') = 13/51。

很明显,P(B|A) = 12/51 和 P(B|A') = 13/51,都不等于我们没有额外信息时计算的 P(B)。那么 P(B) 到底是多少呢?
P(B) = P(B|A)P(A) + P(B|A')P(A')
P(B) = (12/51) (1/4) + (13/51) (3/4)
P(B) = (12 + 39) / (51 4) = 51 / (51 4) = 1/4。
(这里你会发现 P(B) 仍然是 1/4,这好像有点反直觉,但实际上这是因为我们考虑的是第二次抽牌,在不知道第一次抽了什么的情况下,它仍然是 1/4。但关键在于 P(B|A) 不等于 P(B))

因为 P(B|A) = 12/51 ≠ 1/4 = P(B),所以事件 A 和事件 B 不是独立的。第一次抽到红桃,确实“影响”了第二次抽到红桃的概率。

那 P(A ∩ B) 是多少呢?P(A ∩ B) = P(B|A) P(A) = (12/51) (1/4) = 3/51 = 1/17。
而 P(A) P(B) = (1/4) (1/4) = 1/16。
显然 1/17 ≠ 1/16,所以 P(A ∩ B) ≠ P(A) P(B),进一步证明了它们不是独立的。

总结一下:

“两个事件独立”的定义 P(A ∩ B) = P(A) P(B),最核心的理解就是:一个事件的发生(或不发生),不会改变另一个事件发生的概率。 换句话说,它们的信息是“分开”的,你知道了一个事件的结果,并不能帮助你更准确地预测另一个事件的结果(相对于你本来就知道的那个事件的概率而言)。

这个定义非常强大,因为它把“同时发生的概率”和“各自发生的概率”联系起来,提供了一种计算复杂联合事件概率的简便方法,前提是你能确认这些事件是相互独立的。在实际应用中,判断事件是否独立是至关重要的一步。

网友意见

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互相不影响这个词在数学中是无法良好定义的。

虽然许多时候在生活中确实如此,但也就是一个直观的理解而已,不能什么时候都拿来用。因为有时候直觉甚至不能提供任何意见,连错误的意见也提供不了。我们对此没有直觉,只能用数据说话。

我举一个例子,是我的概率论书上的一个例题。


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