Re: [問卦] 要如何跟文組解釋:機率零不代表不會發生?消失
※ 引述《sin55688 (交大魯聖)》之銘言:
: 有學過一點機率的都知道:
: 不會發生的事件,其發生的機率是零
: 但機率是零的事件,不代表不會發生
: 我有個文組的學妹一直不能接受這個事實
: 我該舉什麼樣的例子她才能接受?
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: 中文不好,只好補上WIKI了
: 表示機率
: 一個事件的機率值通常以一個介於0到1的實數來表示。
: 一個不可能事件其機率值為0,而確定事件其機率值則為1。
: 但反推並不成立,
: 也就是說機率值為0的事件不表示它就是一個不可能事件,
: 同理,機率值為1的事件不表示它就一定發生。
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: 暑假壓力大 發發廢文紓解壓力非引戰
: 請把文組兩字省略
: 標題改成: 如何解釋:機率零不代表不會發生?
首先
機率空間就是全空間測度為1的測度空間 (measure space)
那麼 什麼是測度呢?
以下先讓大家稍微了解勒貝格測度 (Lebesgue measure) 大概是什麼東西
再回到我們關注的機率空間
為了簡單起見 我們這邊只介紹在數線上的勒貝格測度 也就是長度
類似地 可以定義在二維或三維空間的勒貝格測度 用日常語言來說就是面積與體積
設 a, b 為兩個實數且 a < b
我們考慮集合 E = [a, b]
上面這兩行翻成人話就是 在數線上點兩個點a, b
把這兩個點連起來後 把形成的線段叫做E 如下圖所示
E
──────→
↑ ↑
a b
這條線段的長度是多少? 小學生也會告訴你答案是b-a
所以定義 長得像這樣的線段 他們的勒貝格測度就是右端點減去左端點的值
以這邊的例子來說就是 μ(E) = b-a
但是數線上不是只有線段這一種點集合
例如 考慮 E' = {7122}
E'根本就只是一個點 它的長度應該怎麼看呢?
這邊請大家接受下面這兩件事情:
1. 任意點集合的長度不可以小於 0
2. 如果點集合A被包在點集合B裡面 則μ(A) ≦ μ(B)
現在考慮
I = [7122 - 1, 7122 + 1]
1
I = [7122 - 1/2, 7122 + 1/2]
2
I = [7122 - 1/3, 7122 + 1/3]
3
...
I , I , I , ... 都是線段 根據我們剛剛給出的定義
1 2 3
μ(I ) = (7122 + 1/k) - (7122 - 1/k) = 2/k
k
而E'只包含了7122這個點 也就是說 對於所有的正整數k 我們的E'都會落在I 裡面
k
所以 μ(E') ≦ 2/k
注意這裡的k你要多大都可以 而μ(E')又不能小於0 這就強迫μ(E') = 0
神奇的事情發生了 E'並不是空集合 可是他的長度定成0
但就算這樣 我們也不會說7122這個點不存在
至於怎麼定義任意點集合的勒貝格測度 因為跟原文關係比較小 這邊就先略去不談了
只要知道μ是個 告訴你某個點集合的長度是多少 的函數就好了
n
剛剛談論的勒貝格測度 必須在|R 中討論
現在我們允許放寬到任意集合X 並給定適當的測度函數μ
μ會告訴你 X的某個子集合 它的"大小"有多少
/*
1. 所謂的"適當" 指的是所有的公理都成立 例如前面談到的不能是負數等等
2. 學過實分析的就會知道 並不是X的所有子集合都可測
有趣的是我們可以用不可測集 做到耶穌的五餅二魚神蹟 不過這就是另一個故事了@@
有興趣的可以自行維基Banach–Tarski paradox 有中文版可以看
*/
一個機率空間 包含了樣本空間 (sample space) Ω 以及機率 (probability) P
樣本空間指的是實驗的結果
例如你丟一枚銅板 那麼Ω就是{正, 反}
這裡的P就跟前面的μ一樣
設E是Ω中的子集合 則P(E)就是 你實驗出來的結果 在E中的機率
我們要求 P(Ω) = 1
同樣以丟銅板為例
P({}) = 0
P({正}) = 1/2
P({反}) = 1/2
P({正, 反}) = 1
現在考慮
Ω = 數線上的[0, 1]區間
P = 前面提過的勒貝格測度
不難驗證 P(Ω) = 1
你可以想像成 有個無比精準的碼表 你在隨意時間按下停止鍵 顯示的秒數的小數部分
前面已經提過 一個點的測度是0
這就表示 對於所有的0≦x≦1 我們都有P({x})=0 也就是機率都是0
沒錯 我們已經把所有可能的實驗結果都考慮完了 每個實驗結果的出現機率都是0
所以某個事件的機率等於0 不代表不會發生那個事件
我們只要做一次這個實驗 就是讓一個機率是0的事件發生
第一次聽到可能會覺得很奇怪 但其實這只是定義問題 就跟0.9循環exactly就是1一樣
嘛 不過以我之前打這種文的經驗 不懂的人永遠都還是不懂
只希望能釐清一些還有救(?)的人的觀念
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姊姊,姊姊~ 有人在看這篇廢文呢~
雷姆,雷姆~ 有人被標題騙進來了呢~
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