概率论全概率法则例子:莱斯特城队的夺冠概率

2020年1月3日15:10:15概率论全概率法则例子:莱斯特城队的夺冠概率已关闭评论

假如我们都是莱斯特城队的球迷,我们一定特别想知道,莱斯特城队夺冠的概率到底有多少。表1-2是英超联赛截至第31轮的积分榜,表1-3是莱斯特城队未来赛程。

表1-2 英超联赛2015—2016赛季积分榜(截至第31轮)

概率论全概率法则例子:莱斯特城队的夺冠概率

表1-3 莱斯特城队未来赛程

莱斯特城队能否夺冠不仅与自身的比赛结果有关。还与其他球队的比赛结果有关,因此,我们需要分不同的情况来讨论,然后把这几种情况所求的概率相加,才能得到莱斯特城队夺冠的概率,这就要用到概率论中的“全概率公式”。

设随机试验E共有n种可能的结果A1,A2,…,An,这些结果两两不可能同时出现,那么,任一随机事件B的概率满足:

P(B)=P(B|A1)·P(A1)+P(B|A2)·P(A2)+…+P(B|An)·P(An)

这就是全概率公式。它隐含的思想正是我们在数学课上常用的“分情况讨论”,只不过,这里要求我们一定要把所有情况都列举全,而且不同的情况之间不能有交叉重叠。

在莱斯特城队登场前,我们先来热身一下。

请问,抛掷一枚硬币两次,出现至少一次正面的概率是多少?

有些读者会马上想到计算两次都是反面的概率,然后用1减去这个概率,这是个很聪明的想法,但在这里,我们要对全概率公式进行刻意练习。设

随机事件A1:第一次抛硬币出现正面;

随机事件A2:第一次抛硬币出现反面;

随机事件B1:第二次抛硬币出现正面;

随机事件B2:第二次抛硬币出现反面;

随机事件C:两次至少出现一次正面。

根据全概率公式:

P(C)=P(C|A1)·P(A1)+P(C|A2)·P(A2)

=1·P(A1)+P(B1)·P(A2)

=1×1/2+1/2×1/2

=3/4

至少出现一次正面的概率是3/4。

接下来,我们就用全概率公式来算一算莱斯特城队夺冠的概率。为了简化计算过程,我们仅用积分来度量莱斯特城队夺冠的可能性。过去17个赛季,英超冠军的最低积分为79分,2000年之后,英超冠军的平均积分更是高达87.5分,就本赛季目前的积分情况,“低分冠军”似乎已成定局。虽然莱斯特城队现在领先优势不小,但是,“永远不要低估一颗冠军的心”,那些苦苦追赶的队伍有可能在最后7轮变身疯狂的抢分机器。因此,老帅拉涅利为球队定下了79分的目标,他认为,如果莱斯特城队在赛季结束时的积分能够达到甚至超过79分,便一定能夺冠。我们也以79分为标准,来计算莱斯特城队夺冠的概率。

莱斯特城队夺冠的概率等价于莱斯特城队获得不低于79分的概率。31轮过后,莱斯特城队积66分,距离79分还有13分。设

随机事件A:莱斯特城队获得至少13个积分。

根据全概率公式:

P(A)=P(A|莱斯特城第32轮取胜)·P(莱斯特城第32轮取胜)+P(A|莱斯特城第32轮打平)·P(莱斯特城第32轮打平)+P(A|莱斯特城第32轮告负)·P(莱斯特城第32轮告负)=P(莱斯特城后6轮取得至少10分)·P(莱斯特城第32轮取胜)+P(莱斯特城后6轮取得至少12分)·P(莱斯特城第32轮打平)+P(莱斯特城后6轮取得至少13分)·P(莱斯特城第32轮告负)

然后,我们还可以用全概率公式来计算P(莱斯特城后6轮取得至少10分)、P(莱斯特城后6轮取得至少12分)和P(莱斯特城后6轮取得至少13分),按照同样的思路继续分解下去,直到最后一轮比赛。对于每一场比赛,我们要估计出莱斯特城队获胜的概率,然后将这些概率代入全概率公式中,便可以求得P(A)。

我知道,我食言了,我没有算出莱斯特城队的夺冠概率,其实,我本就没打算真正去计算这个概率,毕竟,我们已经学习到了全概率公式的用法,这就足够了,至于莱斯特城队能否夺冠,我们只需要重温老帅拉涅利的那句话就可以了——“莱斯特能夺冠吗?我不知道,但能被问这个问题就足够美妙了。在这个金钱衡量一切的时代,我们给了每个人希望。

 

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