关于归纳共形预测器中涉及非原子点的条件概率表达式的明确定义问询
嘿,这个问题提得特别到位——毕竟Vovk的严谨性是出了名的,能让你困惑的点绝对是个值得深挖的细节!
首先你说的没错:对于非原子点$x$(也就是单点集${x}$的测度为0),用经典的条件概率公式$P(A|B)=P(A\cap B)/P(B)$根本行不通,因为分母为0,直接定义会出现歧义。但测度论里早就有专门的工具解决这个问题,这也是Vovk能写出那个式子的关键——正则条件概率(regular conditional probability)。
在测度论的框架下,正则条件概率是一个满足以下核心性质的函数$P(\cdot \mid X): \mathcal{Y} \times \mathcal{X} \to [0,1]$:
- 对每个固定的$x \in \mathcal{X}$,$P(\cdot \mid X=x)$是$\mathcal{Y}$上的合法概率测度;
- 对每个固定的可测集$A \subseteq \mathcal{Y}$,映射$x \mapsto P(A \mid X=x)$是$\mathcal{X}$上的可测函数,并且对所有可测集$B \subseteq \mathcal{X}$,满足积分等式:
$$P(Y \in A, X \in B) = \int_B P(A \mid X=x) dP_X(x)$$
回到Vovk的论文,他写的那个式子$P_{X\times Y}(Y\in\Gamma(X)\mid X=x)\geq1-\alpha$,正是在正则条件概率的意义下定义的。也就是说,这里的条件概率不是经典的比率形式,而是通过上述测度论工具严格定义的——它是一个在$\mathcal{X}$上几乎处处(关于$P_X$)成立的可测函数,完全没有歧义。
另外,Vovk提到的“reasonable spaces”(合理空间)也很关键:在诸如波兰空间(可分完备度量空间,这是统计/概率领域里非常常用的一类空间)这类结构良好的空间中,正则条件概率是一定存在的——这是测度论里的经典结论,也是他能放心写出这个式子的前提。
最后再呼应你从数据科学角度的直觉:你的理解完全正确,非原子点的测度为0,我们没法从有限数据中获取单个非原子点的足够信息,所以只能输出整个$\mathcal{Y}$才能满足概率条件。而正则条件概率的定义刚好给这个直觉补上了严谨的数学基础,让那个看似“有问题”的式子变得完全合法。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者NDewolf

