概率论疑问:已知P(A)>0且P(A)+P(B)>1,P(B/A)≥1-P(B')/P(A)是否成立?
咱们一步一步来拆解这个问题,先明确核心问题:已知事件A、B满足$P(A) > 0$且$P(A) + P(B) > 1$,判断不等式$P(B|A) \geq 1 - \frac{P(B')}{P(A)}$是否成立,同时分析你当前的推导能不能证明命题不成立。
你的现有推导无法证明命题不成立
你目前推导出的式子是:
$$P(B|A) = \frac{P(A \cap B )}{P(A)} = \frac{P(A) + P(B) - P(A \cup B)}{P(A)} > \frac{1 - P(A \cup B)}{P(A)}$$
这里的关键问题是:这个推导只是得到了$P(B|A)$的一个临时下界,但这个下界和原命题里的$1 - \frac{P(B')}{P(A)}$没有直接的逻辑关联——你没法确定这个“大于”的关系能不能否定原命题的不等式,本质上这个推导没有触碰到命题的核心等价条件,所以完全不能证明原命题不成立。
正确推导:原命题是成立的
我们可以从原不等式出发,做等价转化来验证:
要证明$P(B|A) \geq 1 - \frac{P(B')}{P(A)}$,因为$P(A) > 0$,两边同时乘以$P(A)$(不等号方向不变),等价于证明:
$$P(A \cap B) \geq P(A) - P(B')$$
注意到$P(B') = 1 - P(B)$,把它代入右边的式子:
$$P(A) - P(B') = P(A) - (1 - P(B)) = P(A) + P(B) - 1$$
现在问题就转化为证明$P(A \cap B) \geq P(A) + P(B) - 1$,这其实是概率学里的一个基本结论,我们可以用概率加法公式推导:
根据概率加法法则,$P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$,移项可得:
$$P(A \cap B) = P(A) + P(B) - P(A \cup B)$$
而我们知道任何事件的概率都不大于1,也就是$P(A \cup B) \leq 1$,所以$-P(A \cup B) \geq -1$,把这个代入上式:
$$P(A \cap B) \geq P(A) + P(B) - 1$$
这正好是我们需要的等价条件!而且题目里给出的$P(A) + P(B) > 1$只是保证了右边的结果为正,但即使没有这个条件,这个不等式依然成立(当$P(A)+P(B)\leq1$时,右边$\leq0$,而$P(A\cap B)\geq0$,不等式自然成立)。
最后把这个结果回代到条件概率的表达式里:
$$P(B|A) = \frac{P(A\cap B)}{P(A)} \geq \frac{P(A)+P(B)-1}{P(A)} = \frac{P(A) - (1-P(B))}{P(A)} = 1 - \frac{P(B')}{P(A)}$$
所以结论很明确:原命题是成立的。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者navjotjsingh

