二项分布与卖家评分问题

原标题Binomial Distributions and the Problem of Seller Ratings

评价数量、独立试验与未知成功概率的不确定性如何联系起来。

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3Blue1Brown
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2020年3月15日
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12:34
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摘要

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3Blue1Brown 用三个卖家的评分介绍二项概率,以及似然与推断的区别。视频预告拉普拉斯继承规则,并解释该规则依赖建模假设。

  1. 1样本量很重要即使观察比例较低,更多数据也能增加信心。
  2. 2拉普拉斯规则假设各增加一条好评和差评,可得到依赖模型的下一次体验预测。
  3. 3二项式公式成功率为 s 的独立试验产生 C(n,k)s^k(1−s)^(n−k)。
  4. 4似然不是后验给定概率观察数据的概率,与给定数据后概率的分布不同。
  5. 5假设很重要该规则依赖先验以及独立性、概率稳定等假设。

要点建议

  1. 即使观察比例较低,更多数据也能增加信心。
  2. 假设各增加一条好评和差评,可得到依赖模型的下一次体验预测。
  3. 成功率为 s 的独立试验产生 C(n,k)s^k(1−s)^(n−k)。
  4. 给定概率观察数据的概率,与给定数据后概率的分布不同。
  5. 该规则依赖先验以及独立性、概率稳定等假设。
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01

比较卖家评分

讲解者介绍数据,并预告一个依赖模型的规则。

三个卖家提供相同商品:一位有 10 条好评、共 10 条评价;另一位有 48 条好评、共 50 条;第三位有 186 条好评、共 200 条。应如何在更高评分和更多观察带来的信心之间权衡?

本系列第一期介绍模型和二项分布;后续将讨论贝叶斯更新、连续概率密度和 beta 分布。不同假设与不同目标可能导致不同选择。

先看一个结果:拉普拉斯继承规则相当于假设多一条好评和一条差评,得到(好评数 + 1)/(总数 + 2)。三个卖家的结果分别是 11/12、49/52 和 187/202,因此在这个模型下,第二位卖家下一次获得好体验的预测概率最高。

02

为成功概率建模

即使观察到的评价全为正面,真实概率仍未知。

模型把每次体验视为正面或负面,并假设每位卖家有一个固定但未知的成功概率 s。观察到满分不意味着 s = 1。例如,当 s = 0.95 且各次体验独立时,十次全为正面的概率是 0.95^10,约为 60%。

更广泛的问题是对底层长期概率本身的不确定性。一家工厂在最初 100 辆车中发现两辆有缺陷,并不因此知道真实缺陷率恰好是 2%;它需要根据有限数据推断。

03

二项分布

模拟和计数公式用于计算数据出现的概率。

首先问正向问题:如果知道 s,观察到这些评价数量的概率是多少?在 s = 0.95 下模拟许多组 50 条评价,恰好出现 48 条好评的比例约为 26.1%。

精确的二项式公式是 C(n, k) s^k (1−s)^(n−k)。对于 50 条中 48 条好评,C(50,48) = 1,225 计算两条差评可能出现的排列数;每一种特定排列的概率是 0.95^48 × 0.05^2。

把概率相乘要求假设各次体验相互独立且具有相同成功概率。在这些假设下,结果约为 0.261,与模拟一致。二项分布给出固定次数试验中各个成功次数的概率。

04

从似然走向推断

下一期将使用贝叶斯公式推断未知概率。

正向概率 P(数据 | s) 与最终关心的 P(s | 数据) 不同。为了建立直觉,可以改变 s,画出观察到 50 条中 48 条好评的可能性。似然在 s = 0.96 时达到最大值。

在 s = 1 时,按照模型观察到两条差评是不可能的,因此似然趋于零。如果评价数量增加很多而观察比例不变,似然会更集中在 0.96 附近。

仅有最大似然估计不能回答最初的预测问题。10 条评价全部为正面时,似然 s^10 在 1 处最大,但这不能证明下一次体验一定是正面的。

对可能概率范围取“重心”的直觉指向了对不确定性的考虑。下一步需要贝叶斯公式和概率密度;讲解者把推导留给下一期。前面每类各加一的规则对应特定先验和建模假设。

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