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第 120 題:Bayes定理

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  1. 原題與已知條件
  2. 定義與適用範圍
  3. 逐步推導
  4. 逐步反向核對
  5. 結論
  6. 本題覆核與來源綁定

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P250-0120 · q-20261014-advance-20261102-r06-bayes-theorem-0020

原題與已知條件

完整有限原子law、事件與正conditioning denominator。操作=bayes-two-event-reversal;資料={"masses":[[1,27],[1,27],[1,27],[24,27]],"hypothesis":[0,1],"evidence":[0,2]}。請依 [prior,likelihood,evidence_mass,joint,posterior,boundary] 欄序回答。

  • G001 — 完整有限原子law、事件與正conditioning denominator。操作=bayes-two-event-reversal;資料={"masses":[[1,27],[1,27],[1,27],[24,27]],"hypothesis":[0,1],"evidence":[0,2]}。請依 [prior,likelihood,evidence_mass,joint,posterior,boundary] 欄序回答。

定義與適用範圍

使用同一完整有限機率分布,兩個條件事件質量都嚴格為正。

逐步推導

S001 · calculation

操作前

P(Ω) := sum(1/27, 1/27, 1/27, 8/9)

操作後

P(Ω) = 1

條件:無

先加總全部原子質量,確認這是一個機率分布。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

H=[0, 1]; E=[0, 2]

操作後

H∩E=[0]

條件:無

同時屬於兩事件的樣本點才可貢獻交集機率。

步驟識別與依賴

規則:event_intersection · 依賴:G001, S001

S003 · calculation

操作前

P(H) := sum(1/27, 1/27)

操作後

P(H) = 2/27

條件:無

逐點累加 H 的質量。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

P(E) := sum(1/27, 1/27)

操作後

P(E) = 2/27

條件:無

逐點累加 E 的質量,作為 posterior 的條件分母。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

P(H∩E) := sum(1/27)

操作後

P(H∩E) = 1/27

條件:無

交集只累加一次,不重複計數。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

P(E|H) := div(1/27, 2/27)

操作後

P(E|H) = 1/2

條件:無

P(H)=2/27>0,所以可用交集機率除以 P(H)。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · calculation

操作前

P(E|H)·P(H) := mul(1/2, 2/27)

操作後

P(E|H)·P(H) = 1/27

條件:無

把條件機率乘回條件事件的機率,應恢復交集機率。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

P(H|E) := div(1/27, 2/27)

操作後

P(H|E) = 1/2

條件:無

反轉條件時,分母改為 P(E)=2/27>0。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · implies

操作前

P(H|E)=1/2; P(H∩E)=P(E|H)P(H)

操作後

P(H|E)=P(E|H)P(H)/P(E)=1/2

條件:P(E)>0; P(H)>0

將已證的交集乘法式代入 posterior 定義,即得到 Bayes 公式在本題的完整代值。

步驟識別與依賴

規則:bayes_substitution · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

P(H|E)·P(E) := mul(1/2, 2/27)

操作後

P(H|E)·P(E) = 1/27

條件:無

再乘回 P(E),須回到同一交集機率。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · implies

操作前

probability identity

操作後

no causal direction has been established

條件:無

這是同一分布內的條件機率恆等式,沒有由此證明因果方向。

步驟識別與依賴

規則:probability_not_causality · 依賴:G001, S010

逐步反向核對

  • S011 · premise_and_result_audit — 若條件事件質量為 0,須保留未定義而不是計算 0/0。
  • S010 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 P(H|E)·P(E),不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 條件機率反轉不是把兩個符號交換後保留原分母。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 P(H|E),不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 P(E|H)·P(H),不以小數近似替代。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 P(E|H),不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 P(H∩E),不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 P(E),不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 P(H),不以小數近似替代。
  • S002 · premise_and_result_audit — 不是把兩事件機率直接相乘;尚未給獨立性。
  • S001 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 P(Ω),不以小數近似替代。

結論

(2/27, 1/2, 2/27, 1/27, 1/2, not_causal)

P(H|E)=1/2;完整答案亦保留 prior、likelihood、evidence 與 joint。

本題覆核與來源綁定

覆核日期:2026-10-24

原題、答案、步驟表達式、數值 AST 與既有歷史保持原樣;原來的候選狀態屬於來源歷史,不覆寫為形式化證明。

來源雜湊與覆核憑證
  • input commit: 0f7be61e2c22317a4075561dc822c87d881a50db
  • original question SHA-256: bb24c673de2a4ec54120cfd1eba259391efe66bc351727bc1cc6028217bc0e4c
  • candidate record SHA-256: 214cbd97fd8676c03e0b6639e7b7b55c715cdc3f4e139f9003f8fa72e1fbe81f
  • semantic review receipt SHA-256: 4727d1bd957a9b7f6cadb7972ddb5ab80a31f5259dc5394c1dff2b71944ed36b
  • question-first witness SHA-256: 51e18649133238ac992229f6e16542a5f3af53ca73b2262ab0524508ea937dee
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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