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    • by ORANGEDAY
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    • 베이즈 정리 (사후 확률), 깨진 전구가 B 회사 제품일 확률은?

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      • 세상의모든계산기
        *.165.6.43
      • 2024.08.30 - 21:39 2015.10.06 - 10:06  337  4
    같은 외형과 스펙의 전구를 두 회사 A, B 에 주문발주해 사용중이다.
    제품 불량률은 각각 (A사) 2%, (B사) 3% 이다. 
    A사, B사의 전구가 각각 50개, 100개씩 들어 있는 하나의 상자에서 전구를 꺼내 확인하니 불량품이었다.
     
    이 불량품이 회사 B의 제품일 확률을 구하시오. 

     

    image.png

    베이즈 정리는 주어진 조건 하에서 어떤 사건이 발생할 확률을 구하는 데 사용되는 중요한 확률 이론 중 하나입니다.

    이 정리는 사전 확률과 사후 확률의 개념을 연결하며, 주어진 증거에 따라 특정 가설의 신뢰도를 갱신하는 데 매우 유용합니다.

     

     1. 베이즈 정리의 기본 개념

     

    베이즈 정리는 아래와 같이 표현됩니다:

    \[
    P(H \mid E) = \frac{P(E \mid H) \cdot P(H)}{P(E)}
    \]

    여기서:
    - \( P(H \mid E) \): 증거 \( E \)가 주어졌을 때 가설 \( H \)가 참일 확률 (사후 확률)
    - \( P(E \mid H) \): 가설 \( H \)가 참일 때 증거 \( E \)가 발생할 확률 (우도)
    - \( P(H) \): 가설 \( H \)가 참일 사전 확률
    - \( P(E) \): 증거 \( E \)가 발생할 전체 확률

     

    베이즈 정리는 새로운 정보가 주어졌을 때, 그 정보에 비추어 기존의 가설이 얼마나 더 믿을 만한지를 계산하는 방법입니다.
    쉽게 말해, 새로운 증거를 통해 우리의 생각을 더 정확하게 바꿔 나가는 과정이라고 할 수 있습니다.

     

     2. 문제에 대한 적용

     

    이제 주어진 문제를 베이즈 정리를 통해 풀어봅시다.

     

    # 문제 재1정의

    - 가설 \( H_1 \) (사건 \( C_A \)): 꺼낸 전구가 회사 A의 전구이다.
    - 가설 \( H_2 \) (사건 \( C_B \)): 꺼낸 전구가 회사 B의 전구이다.
    - 증거 \( E \) (사건 \( F \)): 꺼낸 전구가 불량품이다.

    우리는 증거 \( E \)가 주어졌을 때, 가설 \( H_2 \) (회사 B의 전구)일 확률을 구하고자 합니다.

     

    # 주어진 정보:

    - 회사 A 전구의 불량률: \( P(F \mid C_A) = 0.02 \)
    - 회사 B 전구의 불량률: \( P(F \mid C_B) = 0.03 \)
    - 회사 A 전구의 비율: \( P(C_A) = \frac{50}{200} = \frac{1}{4} \)
    - 회사 B 전구의 비율: \( P(C_B) = \frac{150}{200} = \frac{3}{4} \)

     

    # 전체 확률 \( P(F) \) 계산

    전체 확률 \( P(F) \)는 모든 가능성을 고려한 증거(E)의 발생 확률입니다. 베이즈 정리를 사용하려면 이 값을 계산해야 합니다:

    \[
    P(F) = P(F \mid C_A) \cdot P(C_A) + P(F \mid C_B) \cdot P(C_B)
    \]
    \[
    P(F) = (0.02 \times \frac{1}{4}) + (0.03 \times \frac{3}{4}) = \frac{0.02}{4} + \frac{0.09}{4} = \frac{0.11}{4} = 0.0275
    \]

     

    # 베이즈 정리 적용

    이제, 베이즈 정리를 이용하여 \( P(C_B \mid F) \)를 계산해 봅시다:

    \[
    P(C_B \mid F) = \frac{P(F \mid C_B) \cdot P(C_B)}{P(F)} = \frac{0.03 \times \frac{3}{4}}{0.0275} = \frac{0.0225}{0.0275} \approx 0.818
    \]

     

     3. 해석 및 결론

     

    베이즈 정리를 통해 계산한 결과에 따르면, 불량품이 회사 B의 제품일 확률은 약 81.8%입니다.
    즉, 불량품을 발견했을 때, 그 전구가 회사 B의 제품일 가능성이 더 크다는 의미입니다.

     

    # 이론적 해석

    - 사전 확률 \( P(C_A) \)와 \( P(C_B) \): 회사 A와 B에서 각각 꺼낸 전구가 존재할 확률로, 초기 정보입니다.
    - 우도 \( P(F \mid C_A), P(F \mid C_B) \): 각 회사의 전구가 불량품일 확률로, 주어진 사건(불량품이 발생한 경우)에 대한 조건부 확률입니다.
    - 사후 확률 \( P(C_B \mid F) \): 불량품이 주어진 조건에서, 해당 전구가 회사 B 제품일 확률로, 새로운 정보(불량품 발생)를 반영하여 업데이트된 가설의 신뢰도를 나타냅니다.

     

    이와 같이 베이즈 정리는 사전 정보와 새로운 증거를 종합하여 최종 확률을 계산하는 데 매우 강력한 도구로, 다양한 분야에서 폭넓게 사용됩니다.

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    • 세상의모든계산기 세상의모든계산기 Lv. 25

      계산기는 거들 뿐
      혹은
      계산기를 거들 뿐

     댓글 4

      • Profile
      • 세상의모든계산기 (*.105.205.197) 2024.08.30 13:28 #comment_46417

        직관적 접근


        불량품 기대갯수 = 50*2% + 150*3% = 1 + 4.5 = 5.5
        이 중에서 불량품이 B사의 제품일 확률 = 4.5 / 5.5 = 9/11 = 81.81 %

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        댓글
      • Profile
      • 세상의모든계산기 (*.105.205.197) 2024.08.30 13:36 #comment_46423
        \[
        P(H \mid E) = \frac{P(E \mid H) \cdot P(H)}{P(E)}
        \]

        공식이 잘 안 외워진다면, 일단 아래와 같이 변형해서 외워보세요.
        \[
        \frac{P(H \mid E)}{P(H)} = \frac{P(E \mid H)}{P(E)}
        \]
        좌변의 P(H)만 양변에 곱해서 우변으로 보내면 됩니다. 
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        댓글
      • Profile
      • 세상의모든계산기 (*.105.205.197) 2024.08.30 13:44 #comment_46428
        • 사후 확률 (事後 確率, posterior): ↔ 사전 확률 (prior)

          • 한자 뜻: 일이 일어난 후의 확률
          • 풀이: 새로운 증거나 정보를 얻은 후에 가설이 참일 확률을 말합니다.
        • 우도 (尤度, likelihood):

          • 한자 뜻: 가장 그럴듯한 정도
          • 풀이: 특정 가설이 참일 때, 관찰된 증거가 나타날 가능성을 나타냅니다.
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      • Profile
      • 세상의모든계산기 (*.105.205.197) 2024.08.30 21:39 #comment_46432

        베이즈 정리(Bayes theorem)와 최대 우도 추정 (Maximum likelihood estimation, MLE)


        https://hichoe95.tistory.com/109

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