基于条件概率详解全概率公式的证明

一、前言 前言 - 荒原之梦

在另一篇文章中,「荒原之梦考研数学」通过图解的方式证明了全概率公式,在本文中,「荒原之梦考研数学」将使用传统的证明方法实现对全概率公式的证明:

P(A)=i=1nP(Bi)P(ABi)P(B)=i=1nP(Ai)P(BAi)

二、正文 正文 - 荒原之梦

完备事件

Bi 为完备事件,则事件 B1, B2, , Bn 的和事件一定是必然事件,即:

i=1nBi=Ω

Bi 为不相容事件,则对于任意的属于 Bi 的事件 Bi1Bi2, 一定有:

BiBj=ϕ

证明 P(A) 的全概率公式

根据

首先:

P(A)P(B1A)=P(A)P(AB1)P(A)=P(AB1)P(A)P(B2A)=P(A)P(AB2)P(A)=P(AB2)P(A)P(BnA)=P(A)P(ABn)P(A)=P(ABn)

又因为:

P(B1)P(AB1)=P(B1)P(AB1)P(B1)=P(AB1)P(B2)P(AB2)=P(B2)P(AB2)P(B2)=P(AB2)P(Bn)P(ABn)=P(Bn)P(ABn)P(Bn)=P(ABn)

于是:

P(A)P(B1A)=P(B1)P(AB1)P(A)P(B2A)=P(B2)P(AB2)(1)P(A)P(BnA)=P(Bn)P(ABn)

对上面的式子 (1) 等号两端同时求和,可得:

P(A)P(BnA)=P(Bn)P(ABn) i=1nP(A)P(BiA)=i=1nP(Bi)P(ABi) P(A)i=1nP(BiA)=i=1nP(Bi)P(ABi) P(A)i=1nP(ABi)P(A)=i=1nP(Bi)P(ABi) P(A)P[A(i=1nBi)]P(A)=i=1nP(Bi)P(ABi) P(A)P[A(i=1nBi)]P(A)=i=1nP(Bi)P(ABi) P(A)P(AΩ)P(A)=i=1nP(Bi)P(ABi) P(A)P(AΩ)P(A)=i=1nP(Bi)P(ABi) P(A)1=i=1nP(Bi)P(ABi) P(A)=i=1nP(Bi)P(ABi)

证明 P(B) 的全概率公式

根据

首先:

P(B)P(A1B)=P(B)P(BA1)P(B)=P(BA1)P(B)P(A2B)=P(B)P(BA2)P(B)=P(BA2)P(B)P(AnB)=P(B)P(BAn)P(B)=P(BAn)

又因为:

P(A1)P(BA1)=P(A1)P(BA1)P(A1)=P(BA1)P(A2)P(BA2)=P(A2)P(BA2)P(A2)=P(BA2)P(An)P(BAn)=P(An)P(BAn)P(An)=P(BAn)

于是:

P(B)P(A1B)=P(A1)P(BA1)P(B)P(A2B)=P(A2)P(BA2)(2)P(B)P(AnB)=P(An)P(BAn)

对上面的式子 (2) 等号两端同时求和,可得:

P(B)P(AnB)=P(An)P(BAn) i=1nP(B)P(AiB)=i=1nP(Ai)P(BAi) P(B)i=1nP(AiB)=i=1nP(Ai)P(BAi) P(B)i=1nP(BAi)P(B)=i=1nP(Ai)P(BAi) P(B)P[B(i=1nAi)]P(B)=i=1nP(Ai)P(BAi) P(B)P[B(i=1nAi)]P(B)=i=1nP(Ai)P(BAi) P(B)P(BΩ)P(B)=i=1nP(Ai)P(BAi) P(B)P(BΩ)P(B)=i=1nP(Ai)P(BAi) P(B)1=i=1nP(Ai)P(BAi) P(B)=i=1nP(Ai)P(BAi)


荒原之梦考研数学思维导图
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