Mục lục bài họcĐang ở d04-b4
← AP Statistics
0/36 bài đã học xong
Chương 4 · Unit 4 — Probability, Random Variables, and Probability Distributions · Bài 4/4 của chương · bài 16/36 của AP Statistics

Conditional Probability and Tree Diagrams

Xác suất có điều kiện và sơ đồ cây
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

Conditioning shrinks the sample space

The conditional probability of $A$ given $B$ is the chance of $A$ once you know $B$ has happened:

$$P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)}$$

Rearranged, this is the general multiplication rule $P(A\cap B)=P(B)\,P(A\mid B)$, which works whether or not the events are independent. From a two-way table, $P(A\mid B)$ is the count in the $A$-and-$B$ cell divided by the row or column total for $B$ — not by the grand total. Independence is the special case $P(A\mid B)=P(A)$: knowing $B$ changes nothing.

Tree diagrams

A tree diagram organises a two-stage process: first-stage branches carry unconditional probabilities, second-stage branches carry conditional ones. Multiply along a path to get the joint probability of that path; add across paths that lead to the same outcome. Example: a disease affects $2\%$ of people; the test is positive for $95\%$ of the sick and for $8\%$ of the healthy. Then $P(\text{positive})=0{,}02\cdot0{,}95+0{,}98\cdot0{,}08=0{,}019+0{,}0784=0{,}0974$.

Reversing the condition

The exam's favourite question runs the tree backwards: given a positive test, what is the chance of disease?

$$P(\text{disease}\mid\text{positive})=\frac{0{,}019}{0{,}0974}\approx0{,}195$$

Only about one positive in five is a true case, because the healthy group is so much larger that its $8\%$ false positives outnumber the sick group's true positives. The numerator is one path; the denominator is every path ending in "positive".

Giải thích tiếng Việt

Xác suất có điều kiện $P(A\mid B)$ là xác suất của $A$ khi đã biết $B$ xảy ra: $P(A\mid B)=\dfrac{P(A\cap B)}{P(B)}$. Điều kiện làm không gian mẫu co lại còn phần $B$. Viết ngược lại là quy tắc nhân tổng quát $P(A\cap B)=P(B)\,P(A\mid B)$, đúng cho mọi cặp biến cố. Đọc từ bảng hai chiều: chia ô $A$-và-$B$ cho tổng dòng hoặc cột của $B$, không chia cho tổng chung. Độc lập là trường hợp riêng $P(A\mid B)=P(A)$.

Sơ đồ cây sắp xếp quá trình hai giai đoạn: nhánh đầu mang xác suất thường, nhánh sau mang xác suất có điều kiện. Nhân dọc một đường để được xác suất đồng thời; cộng ngang các đường cùng kết cục. Ví dụ bệnh $2\%$ dân số, xét nghiệm dương với $95\%$ người bệnh và $8\%$ người khoẻ: $P(\text{dương})=0{,}02\cdot0{,}95+0{,}98\cdot0{,}08=0{,}0974$.

Đảo điều kiện là câu đề thích nhất: biết xét nghiệm dương, xác suất có bệnh là $\dfrac{0{,}019}{0{,}0974}\approx0{,}195$. Chỉ một trong năm ca dương là bệnh thật, vì nhóm khoẻ đông hơn nhiều nên $8\%$ dương giả của họ áp đảo. Tử số là một đường, mẫu số là mọi đường kết thúc ở "dương".

bệnh 0,02 không 0,98 dương 0,95 âm 0,05 dương 0,08 âm 0,92 0,02×0,95 = 0,0190 0,02×0,05 = 0,0010 0,98×0,08 = 0,0784 0,98×0,92 = 0,9016 gốc
Đọc sơ đồ cây. Nhánh đầu là "có bệnh hay không", nhánh sau là kết quả xét nghiệm với điều kiện nhánh đầu. Hai đường in đậm đều kết thúc ở "dương": cộng chúng được $P(\text{dương})=0{,}0974$; muốn $P(\text{bệnh}\mid\text{dương})$ thì lấy đường trên chia cho tổng hai đường đậm. Đường dương giả ($0{,}0784$) lớn gấp bốn đường dương thật ($0{,}0190$) — đó là lý do một xét nghiệm "chính xác $95\%$" vẫn cho phần lớn ca dương là báo động giả.
Ví dụ — đảo điều kiện với sơ đồ cây

Một công ty nhập linh kiện từ hai xưởng: xưởng A cung cấp $60\%$ với tỉ lệ lỗi $3\%$, xưởng B cung cấp $40\%$ với tỉ lệ lỗi $5\%$. Chọn ngẫu nhiên một linh kiện. (a) Xác suất nó bị lỗi? (b) Biết nó bị lỗi, xác suất nó đến từ xưởng B? (c) Nguồn gốc và tình trạng lỗi có độc lập không?

Giải.

Dựng cây: nhánh đầu A ($0{,}60$) / B ($0{,}40$); nhánh sau lỗi / không lỗi với xác suất có điều kiện $0{,}03$ và $0{,}05$.

(a) Cộng hai đường kết thúc ở "lỗi": $P(L)=0{,}60\cdot0{,}03+0{,}40\cdot0{,}05=0{,}018+0{,}020=0{,}038$.

(b) $P(B\mid L)=\dfrac{P(B\cap L)}{P(L)}=\dfrac{0{,}020}{0{,}038}\approx0{,}526$. Dù B chỉ cung cấp $40\%$ linh kiện, hơn nửa số linh kiện lỗi đến từ B vì tỉ lệ lỗi của B cao hơn.

(c) So $P(L\mid B)=0{,}05$ với $P(L)=0{,}038$: khác nhau, nên không độc lập — biết nguồn gốc làm đổi xác suất lỗi.

Kết luận trong bối cảnh: nếu muốn giảm lỗi, xưởng B là nơi cần kiểm tra trước, dù nó cung cấp ít hàng hơn.

Bẫy hay mất điểm — $P(A\mid B)$ và $P(B\mid A)$ là hai số khác nhau; đề cho "$95\%$ người bệnh dương tính" rồi hỏi "người dương tính có bệnh" là để xem bạn có tráo hai cái không. Từ bảng hai chiều, mẫu số của xác suất có điều kiện là tổng dòng/cột, không phải tổng chung. Và hai biến cố xung khắc (không thể cùng xảy ra) thì phụ thuộc, không phải độc lập — biết cái này xảy ra là chắc cái kia không.
Phải nhớ — $P(A\mid B)=P(A\cap B)/P(B)$, điều kiện làm không gian mẫu co lại. Sơ đồ cây: nhân dọc, cộng ngang. Đảo điều kiện: tử số một đường, mẫu số mọi đường cùng kết cục. Độc lập khi $P(A\mid B)=P(A)$.

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Unit 4 — Probability, Random Variables, and Probability Distributions gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →