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Probabilità: Definizioni, Assiomi e Approcci - Prof. Benassi, Appunti di Statistica Psicometrica

Una introduzione alla probabilità, presentando diverse definizioni, assiomi e approcci. La probabilità classica è basata su eventi equiprobabili, mentre la frequentista si riferisce alla legge dei grandi numeri. La definizione assiomatica utilizza regole per determinare il funzionamento della probabilità. La soggettiva misura il grado di fiducia di un individuo in un evento. L'approccio bayesiano, derivato dalla definizione soggettiva, modifica la probabilità in funzione delle nuove informazioni. Il documento include anche esempi e proprietà della probabilità.

Tipologia: Appunti

2020/2021

Caricato il 21/05/2021

Alessandraa30
Alessandraa30 🇮🇹

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LA PROBABILITA’
Esistono diverse definizioni di probabilità:
Classica : dato un insieme di eventi equiprobabili la probabilità di un evento è data da
numero di eventi favorevoli
numero di eventi possibili
Ma questa definizione ha il difetto di essere tautologica perché ha al suo interno il concetto di
probabilità per definire la probabilità.
Frequentista : la probabilità di un evento è la frequenza con cui esso si presenta in un numero
molto elevato di prove.
Questa definizione fa riferimento alla Legge dei grandi numeri: al crescere del numero delle prove,
la probabilità che la differenza fra la probabilità di E e la frequenza di E diventi molto piccola tende
a 1:
dove pE è la probabilità dell'evento E,
fE la sua frequenza, una costante qualsiasi >0.
Ma attenzione! La legge dei grandi numeri non ci dice che la probabilità e la frequenza sono la
stessa cosa !
Definizione assiomatica : la p è definita dai suoi assiomi, ovvero dalle regole che ne determinano il
funzionamento.
Assiomi = regole da accettare come vere senza bisogno di dimostrazioni
In formule gli assiomi più semplici:
-p(A) 0 ;
-p() = 1 ;
-p(A o B) = p(A) + p(B) se p(A&B)=0 ovvero se A e B sono eventi disgiunti.
Soggettiva : la probabilità di un evento E è la misura del grado di fiducia che un individuo coerente
attribuisce, secondo le sue informazioni, all’avverarsi di E.
In questa definizione sono importanti i concetti di:
coerenza;
informazione vincola la probabilità soggettiva, in quanto pone un limite alla soggettività.
Del fatto che la probabilità dipenda dal grado di informazione dell’individuo, ovvero dalla prospettiva con
cui si guarda all’evento, ne è un esempio il Paradosso di Bertrand :
Problema: Calcolare la probabilità di trovare una corda casuale di una circonferenza più lunga del
lato del triangolo equilatero iscritto
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LA PROBABILITA’

Esistono diverse definizioni di probabilità: Classica : dato un insieme di eventi equiprobabili la probabilità di un evento è data da numero di eventi favorevoli numero di eventi possibili Ma questa definizione ha il difetto di essere tautologica perché ha al suo interno il concetto di probabilità per definire la probabilità. Frequentista : la probabilità di un evento è la frequenza con cui esso si presenta in un numero molto elevato di prove. Questa definizione fa riferimento alla Legge dei grandi numeri: al crescere del numero delle prove, la probabilità che la differenza fra la probabilità di E e la frequenza di E diventi molto piccola tende a 1:

dove pE è la probabilità dell'evento E,

fE la sua frequenza,  una costante qualsiasi >0.

Ma attenzione! La legge dei grandi numeri non ci dice che la probabilità e la frequenza sono la stessa cosa! Definizione assiomatica : la p è definita dai suoi assiomi, ovvero dalle regole che ne determinano il funzionamento. Assiomi = regole da accettare come vere senza bisogno di dimostrazioni In formule gli assiomi più semplici:

  • p(A) 0 ;
  • p() = 1 ;
  • p(A o B) = p(A) + p(B) se p(A&B)=0 ovvero se A e B sono eventi disgiunti. Soggettiva : la probabilità di un evento E è la misura del grado di fiducia che un individuo coerente attribuisce, secondo le sue informazioni, all’avverarsi di E. In questa definizione sono importanti i concetti di:  coerenza;  informazione  vincola la probabilità soggettiva, in quanto pone un limite alla soggettività. Del fatto che la probabilità dipenda dal grado di informazione dell’individuo, ovvero dalla prospettiva con

cui si guarda all’evento, ne è un esempio il Paradosso di Bertrand :

Problema: Calcolare la probabilità di trovare una corda casuale di una circonferenza più lunga del lato del triangolo equilatero iscritto

1 a^ soluzione : considerando che:  ogni punto interno alla circonferenza individua il punto centrale di una corda;  l’area delimitata dalla circonferenza interna è ¼ di quella delimitata dalla circonferenza esterna;  le corde il cui punto di mezzo sta nella circonferenza inscritta sono più lunghe del lato

la probabilità di trovare la corda cercata è del 25%: p=1/4.

2 a^ soluzione : scegliendo il punto d’origine della corda nell’apice

del triangolo  p=1/

3 a^ soluzione : ogni corda può essere vista come segmento perpendicolare a un raggio della circonferenza  se consideriamo solo una semicirconferenza vediamo come solo le corde perpendicolari a metà del raggio siano di lunghezza maggiore del lato del triangolo. Applicando la stessa cosa al resto della circonferenza si nota come, nel complesso, metà del diametro sia attraversato da corde perpendicolari

ad esso più lunghe del lato del triangolo  p=1/2.

APPROCCIO BAYESIANO La probabilità presa in considerazione nell’approccio bayesiano deriva dalla definizione soggettiva di probabilità, anzi lo stesso approccio nasce da essa. Nell’approccio bayesiano la probabilità è una probabilità relativa ed è definita come il grado di fiducia sul verificarsi di un evento. Il suo valore si modifica rispetto a una probabilità a priori in funzione dei risultati sperimentali (importanza del grado di informazione nella stima della probabilità). La coerenza è garantita dal rispetto degli assiomi sulla probabilità. Infatti Thomas Bayes (1702-1761) ha introdotto una formula matematica che dà un metodo per correggere una probabilità alla luce delle nuove informazioni che si hanno sull’evento. Pertanto, nel caso in cui si abbia una stima preliminare di probabilità del verificarsi di un evento e quindi se si hanno nuove informazioni su esso si può ottenere la probabilità a posteriori dell'evento. Con l’aumentare delle informazioni aumenta l’efficienza del metodo di stima. L’approccio bayesiano tiene conto sia dell’errore di I tipo che dell’errore di II tipo in quanto le probabilità di H0 e di H1 vengono calcolate l’una in relazione all’altra.