التبعية المشروطة

شبكة بايزية توضح التبعية الشرطية

في نظرية الاحتمالات ، يُعرف التبعية الشرطية بأنها علاقة بين حدثين أو أكثر ، حيث يكون هذا التبعية مشروطة بوقوع حدث ثالث. [ 1 ] وهي عكس الاستقلال الشرطي . على سبيل المثال، إذاأ{\displaystyle A}وب{\displaystyle B}هناك حدثان يزيد كل منهما على حدة من احتمالية وقوع حدث ثالثج،{\displaystyle C,}وإذا لم يؤثر أحدهما على الآخر بشكل مباشر، ففي البداية (عندما لم تتم ملاحظة ما إذا كان الحدثج{\displaystyle C}يحدث) [ 2 ] [ 3 ]P(أ|ب)=P(أ) و P(ب|أ)=P(ب){\displaystyle \operatorname {P} (A\mid B)=\operatorname {P} (A)\quad {\text{ و }}\quad \operatorname {P} (B\mid A)=\operatorname {P} (B)}(أ و ب{\displaystyle A{\text{ و }}B}(مستقلون).

لكن لنفترض الآنج{\displaystyle C}لوحظ حدوث ذلك. إذا حدثب{\displaystyle B}إذا حدث ذلك، فإن احتمال وقوع الحدثأ{\displaystyle A}سينخفض ​​بسبب علاقته الإيجابية بـج{\displaystyle C}يُعدّ ذلك أقل ضرورة كتفسير لحدوثج{\displaystyle C}(وبالمثل، الحدث)أ{\displaystyle A}سيؤدي حدوث ذلك إلى تقليل احتمالية حدوثب{\displaystyle B}ومن ثم، فإن الحدثين الآنأ{\displaystyle A}وب{\displaystyle B}تعتمد هذه الأحداث سلبًا على بعضها البعض بشكل مشروط، لأن احتمال حدوث كل منها يعتمد سلبًا على حدوث الآخر. لدينا [ 4 ]P(أ|ج و ب)<P(أ|ج).{\displaystyle \operatorname {P} (A\mid C{\text{ and }}B)<\operatorname {P} (A\mid C).}

التبعية الشرطية لـ A و B بشرط C هي النفي المنطقي للاستقلال الشرطي((أب)|ج){\displaystyle ((A\perp \!\!\!\perp B)\mid C)}[ 5 ] في الاستقلال الشرطي ، يصبح حدثان (قد يكونان تابعين أو غير تابعين) مستقلين عند وقوع حدث ثالث. [ 6 ]

مثال

في جوهر الأمر ، تتأثر الاحتمالات بمعلومات الشخص حول إمكانية وقوع حدث ما. على سبيل المثال، لنفترض أن الحدثأ{\displaystyle A}كن "لدي هاتف جديد"؛ حدثب{\displaystyle B}كن "لدي ساعة جديدة"؛ وحدثج{\displaystyle C}لنفترض أنني سعيد؛ ولنفترض أن امتلاك هاتف جديد أو ساعة جديدة يزيد من احتمالية سعادتي. لنفترض أن الحدثج{\displaystyle C}حدث ذلك – بمعنى أنني سعيد. الآن، إذا رأى شخص آخر ساعتي الجديدة، فسيعتقد أن احتمالية سعادتي قد زادت بفضلها، وبالتالي تقل الحاجة إلى ربط سعادتي بهاتف جديد.

لجعل المثال أكثر تحديدًا من الناحية العددية، افترض أن هناك أربع حالات ممكنةΩ={s1،s2،s3،s4}،{\displaystyle \Omega =\left\{s_{1},s_{2},s_{3},s_{4}\right\},}موضحة في الأعمدة الأربعة الوسطى من الجدول التالي، حيث يتم تسجيل وقوع الحدثأ{\displaystyle A}يُشار إليه بـ1{\displaystyle 1}في الصفأ{\displaystyle A}ويُشار إلى عدم حدوثه بـ0،{\displaystyle 0,}وكذلك بالنسبة لـب{\displaystyle B}وج.{\displaystyle C.}إنه،أ={s2،s4}،ب={s3،s4}،{\displaystyle A=\left\{s_{2},s_{4}\right\},B=\left\{s_{3},s_{4}\right\},}وج={s2،s3،s4}.{\displaystyle C=\left\{s_{2},s_{3},s_{4}\right\}.}احتماليةsأنا{\displaystyle s_{i}}يكون1/4{\displaystyle 1/4}لكلأنا.{\displaystyle i.}

حدثP(s1)=1/4{\displaystyle \operatorname {P} (s_{1})=1/4}P(s2)=1/4{\displaystyle \operatorname {P} (s_{2})=1/4}P(s3)=1/4{\displaystyle \operatorname {P} (s_{3})=1/4}P(s4)=1/4{\displaystyle \operatorname {P} (s_{4})=1/4}احتمالية وقوع الحدث
أ{\displaystyle A}010112{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}}
ب{\displaystyle B}001112{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}}
ج{\displaystyle C}011134{\displaystyle {\tfrac {3}{4}}}

وهكذا

حدثs1{\displaystyle s_{1}}s2{\displaystyle s_{2}}s3{\displaystyle s_{3}}s4{\displaystyle s_{4}}احتمالية وقوع الحدث
أب{\displaystyle A\cap B}000114{\displaystyle {\tfrac {1}{4}}}
أج{\displaystyle A\cap C}010112{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}}
بج{\displaystyle B\cap C}001112{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}}
أبج{\displaystyle A\cap B\cap C}000114{\displaystyle {\tfrac {1}{4}}}

في هذا المثال،ج{\displaystyle C}يحدث ذلك إذا وفقط إذا كان واحد على الأقل مما يليأ،ب{\displaystyle A,B}يحدث. بشكل غير مشروط (أي دون الرجوع إلىج{\displaystyle C})أ{\displaystyle A}وب{\displaystyle B}مستقلان عن بعضهما البعض لأنP(أ){\displaystyle \operatorname {P} (A)}—مجموع الاحتمالات المرتبطة بـ1{\displaystyle 1}في الصفأ{\displaystyle A}-يكون12،{\displaystyle {\tfrac {1}{2}},}بينما P(أ|ب)=P(أ و ب)/P(ب)=1/41/2=12=P(أ).{\displaystyle \operatorname {P} (A\mid B)=\operatorname {P} (A{\text{ و }}B)/\operatorname {P} (B)={\tfrac {1/4}{1/2}}={\tfrac {1}{2}}=\operatorname {P} (A).} لكن بشرطج{\displaystyle C}بعد حدوث ذلك (الأعمدة الثلاثة الأخيرة في الجدول)، لدينا P(أ|ج)=P(أ و ج)/P(ج)=1/23/4=23{\displaystyle \operatorname {P} (A\mid C)=\operatorname {P} (A{\text{ و }}C)/\operatorname {P} (C)={\tfrac {1/2}{3/4}}={\tfrac {2}{3}}} بينما P(أ|ج و ب)=P(أ و ج و ب)/P(ج و ب)=1/41/2=12<P(أ|ج).{\displaystyle \operatorname {P} (A\mid C{\text{ and }}B)=\operatorname {P} (A{\text{ and }}C{\text{ and }}B)/\operatorname {P} (C{\text{ and }}B)={\tfrac {1/4}{1/2}}={\tfrac {1}{2}}<\operatorname {P} (A\mid C).} بما أنه في حضورج{\displaystyle C}احتماليةأ{\displaystyle A}يتأثر بوجود أو عدم وجودب،أ{\displaystyle B,A}وب{\displaystyle B}تعتمد على بعضها البعض بشرطج.{\displaystyle C.}

انظر أيضاً

مراجع

  1. هوسماير، ديرك. "مقدمة في تعلم الشبكات البايزية من البيانات". في: هوسماير، ديرك؛ ديبوفسكي، ريتشارد؛ روبرتس، ستيفن (محررون). النمذجة الاحتمالية في المعلوماتية الحيوية والمعلوماتية الطبية . معالجة المعلومات والمعرفة المتقدمة. سبرينغر-فيرلاغ. ص 17-57 . doi : 10.1007/1-84628-119-9_2 . ISBN  1852337788.
  2. الاستقلال الشرطي في النظرية الإحصائية "الاستقلال الشرطي في النظرية الإحصائية"، أ.ب. داويد" مؤرشف بتاريخ 27-12-2013 في أرشيف الإنترنت
  3. الاستقلال الاحتمالي في موسوعة بريتانيكا "الاحتمال -> تطبيقات الاحتمال الشرطي -> الاستقلال (المعادلة 7)"
  4. مقدمة في الذكاء الاصطناعي بقلم سيباستيان ثرون وبيتر نورفيج، 2011 "الوحدة 3: التفسير"
  5. بوكيرت، ريمكو ر. (1994). "11. التبعية الشرطية في الشبكات الاحتمالية". في تشيزمان، ب.؛ أولدفورد، ر. و. (محرران). اختيار النماذج من البيانات، الذكاء الاصطناعي والإحصاء الرابع . سلسلة محاضرات في الإحصاء. المجلد 89. سبرينغر-فيرلاغ . الصفحات 101-111 ، وخاصة الصفحة 104. ISBN   978-0-387-94281-0.
  6. الاستقلال الشرطي في النظرية الإحصائية "الاستقلال الشرطي في النظرية الإحصائية"، أ.ب. داويد، مؤرشف في 27 ديسمبر 2013 على موقع Wayback Machine