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学好数学(繁:學)究竟有多重要 数学到底有多重要?

2025-02-22 07:53:08Family

数学到底有多重要?数学除了可以进行科学研究,也能让普通人明白生活中一些常见问题的原因。在这里我举两个看似与数学不相关的例子:天气预报和医疗诊断。通过数学的分析你会知道:天气误报、医院误诊,不能完全怪气象台和医院,有时候这是个数学问题

数学到底有多重要?

数学除了可以进行科学研究,也能让普通人明白生活中一些常见问题的原因。在这里我举两个看似与数学不相关的例子:天气预报和医疗诊断。通过数学的分析你会知道:天气误报、医院误诊,不能完全怪气象台和医院,有时候这是个数学问题。

天气预报

许多人说,现在科学这么发达,为什么天气预报总不准呢?这里涉及一个数学问题,称为条件概率。

什么是条件概率呢【拼音:ne】?

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比如我们要确定6月15日是不是下雨,根据往年经验,下雨的概率有40%,不下雨的概率为60%,这就称为概率。如果在前一天,天气预(读:yù)报6月15日下雨,这就称为条件, 在这种条件jiàn 下6月15日真正下雨的概率就称为条件概率。

天气预报根据一定的气象参数确定是否可能下雨,由于天气琢磨不定,即便预报下雨,也有可能是晴天。假如天气预报的准确率为90%,即在下雨的情况下,有90%的可能预澳门新葡京报下雨,有10%的可能预《繁体:預》报不下雨;同样在不下雨的情况下,有10%的概率预报下雨,有90%的概率是预报不下雨。

这样一来,6月15日的预报和天气就有四种可能:预报下雨且真的下雨,预报不下雨但是下雨,天气预报下雨但是不下雨,预报不下雨且真的不下雨。我们把四种情况(繁:況)列在下面的表格中,并计算相应的概率(拼音:lǜ)。

计算方法就是两个概率的乘积。例如下雨概率40%,下雨时预(繁体:預)报下雨的概率为90澳门巴黎人%,因此预报下雨且下雨这种情况占四种情况的概率为36%。同样我们可以计算出天气预报下雨但是不下雨的概率为6%,二者之和为42%,这就是天气预报下雨的概率。

在这42%的可能性中,真正下雨占{练:zhàn}36%的可能,比例为

而不下澳门新葡京雨的(pinyin:de)概率为6%,占

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也就是说,在天气预报准确率为90%的情况下,预报下雨且真正下雨的概率只有85.7%。我们会发现,预报下雨时是{练:shì}否真的下雨,不光与预报的准确度有关,同时也与这个地【练:dì】区平时下雨的概率有关。

医疗检查

与这个问题类似的是在医院进行重大疾病检查时,如果医生发现异常,一般不会直接断定生病了,而是建议他去大医院再检查一次,虽然这两次检查可能完全是一样的。为什么样这样呢?

我们假设[繁体:設]有一种重大疾病[读:bìng],患病人群占总人群的比例为1/7000。也就是(练:shì)说,随即选取一个人,有1/7000的概率患有这种疾病,有6999/7000的概率没有患这种疾病。

有一种先进的检测方法,误诊率只有万分之一,也就是说,患病的人有1/10000的可能性误诊为健康人,健[读:jiàn]康人也有1/10000的可能性被【读:bèi】误诊为(繁体:爲)患病。

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我们要问:在一次检查得到患病结果的(de)前提下(练:xià),这个(繁:個)人真正患病的概率有多大?

我【拼音:wǒ】们仿照刚才的做法,检测出患病的总概率为

而患病且检测出(繁体:齣)患病的概率为

所以在检测患病的情况下,真正患病的概率为(繁:爲):

显而易见,即便是万分之一{读:yī}误诊(繁体:診)的(拼音:de)情况,一次检测也不能完全确定这个人是否患病。

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那么,两次检测都是患病,情况又如何呢?

大家要注意,在第一次{读:cì}检测结果为患病的{de}前提下,此人患病的概率已经不再是所有人群的1/7000,而变为了自己的58.8%,健康的概率只有41.2%,所以第二次检测的表格变为:

在两次检测都是患病的情况下,此(练:cǐ)人真正患病的概率为:

基jī 本没跑了。

对这个问题进行详细讨论(繁:論)的人是澳门巴黎人英国数学家贝叶斯。

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贝叶斯指出: 如果A和B是两个相关的事件。A有发生和不发生两种可能,B有B1,B2,…,Bn共(读:gòng)n种可能。那么在A发生的【拼音:de】前提下Bi发生的概率称为条件概率P(Bi|A#29。

要计【练:jì】算这个概率,首先要计算在Bi发生{shēng}的条件下A发生的概率,公式为P#28Bi#29P#28A|Bi#29。

然后,需要计算事件A发生的总概率,方法是[读:shì]在用每种Bi情况发生的概率与相应幸运飞艇情况下A发生的概率相乘,再将乘积相加。

最后,用上述两个概率相除。完整的贝叶斯公(练:gōng)式就是:

贝叶(繁:葉)斯公式在社会学、统计学、医学等领域,都发挥着巨大的作用。

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