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확률

기본 개념

  • 변수: 값이 변할 수 있는 대상
    • 예: 선박 길이, 속도, 연료 사용량
  • 상수: 변하지 않는 값
    • 예: 고정된 기준값, 모델의 절편
  • 모형: 현실의 관계를 단순화해서 표현한 수학적 구조

함수와 수열

  • 함수: 입력값을 넣으면 하나의 출력값이 나오는 규칙
    • y=f(x)
  • 함수의 예: 선형 함수
    • y=ax+b
    • 입력이 증가하면 출력이 일정한 비율로 증가 또는 감소
  • 수열: 일정한 순서로 나열된 숫자들의 모음
    • 예: 시간에 따른 매출, 센서값, 주가, 온도

벡터와 행렬의 기초

  • 벡터: 여러 개의 숫자를 한 줄로 모은 것
    • 하나의 관측치나 하나의 데이터 포인트를 표현할 수 있음
    • 예: 한 선박의 [길이, 폭, 속도, 중량]
  • 행렬: 숫자를 행과 열로 배열한 것
    • 여러 관측치와 여러 변수를 한 번에 표현
    • 데이터셋은 보통 행렬 형태로 볼 수 있음
  • 데이터 분석에서의 의미
    • 행: 개별 사례
    • 열: 변수
    • 값: 각 사례가 가진 변수의 값

행렬 연산과 선형변환

  • 행렬 연산
    • 여러 변수의 값을 한 번에 계산하기 위한 방법
    • 대량의 데이터를 효율적으로 처리할 수 있음
  • 주요 연산
    • 덧셈: 같은 위치의 값을 더함
    • 스칼라 곱: 모든 값에 같은 숫자를 곱함
    • 행렬 곱: 변수들의 조합을 계산함
  • 선형변환
    • 벡터나 데이터를 다른 좌표계 또는 다른 표현으로 바꾸는 연산
    • 회전, 확대, 축소, 투영 등이 가능

표본공간과 사건

  • 표본 공간(sample space): 어떤 시행에서 일어날 수 있는 모든 결과들의 모임
  • 사건(event): 표본 공간의 부분 집합
  • 예: 무작위로 한 학생을 선택하고 "청바지 몇 켤레를 가지고 있습니까?"라고 묻는다면
    • 표본공간: S={0,1,2,3,}
    • 청바지가 없음: A={0}
    • 청바지가 있음: B={1,2,3,}
    • 청바지를 5벌 이하 소유: C={1,2,3,4,5}
    • 홀수 벌의 청바지 소유: D={1,3,5,}

확률의 기초 개념

  • 0과 1 사이의 숫자로 사건의 가능성을 표현한 것
    • 0에 가까울수록 가능성이 없고, 1에 가까울수록 가능성이 높음
  • 사건 A의 확률 P(A)는 다음 성질을 가짐
    • 사건 A의 확률은 음이 아닌 실수: P(A)0
    • 표본공간의 확률은 1: P(S)=1
    • A1,A2,가 상호 배타적인 사건일 경우
      • P(A1A2)=P(A1)+P(A2)+

사건에 확률을 할당하는 방법

  • 수학적 확률
    • P(A)=N(S)N(A)
    • N(S): 표본 공간의 크기
    • N(A): 사건 A의 크기
  • 통계적 확률
    • P(A)=nm
    • 시행을 n번 반복했을 때, Am번 발생하면 사용
  • 주관적 확률
    • 믿음의 정도를 확률로 표현
    • 예: 내가 응원하는 팀이 올해 우승할 확률은 40%다

확률의 성질

  • P(A)=1P(Ac)
  • P()=0
  • ABP(A)P(B)
  • P(A)1
  • P(AB)=P(A)+P(B)P(AB)

조건부 확률과 베이즈 정리

  • A가 주어진 상태에서 B의 확률
    • P(BA)=P(A)P(AB)
  • 베이즈 정리
    • P(BA)=P(A)P(AB)P(B)

조건부 확률의 예

  • 137명의 사람을 검사했을 때
  • 양성 반응의 확률
    • P(T+)=13744+10
  • 질병에 걸릴 확률
    • P(D+)=13744+23
  • 검사에서 양성 반응을 보였을 때, 질병에 걸렸을 조건부 확률
    • P(D+T+)=44+1044
  • 질병에 걸렸을 때, 검사에서 양성 반응을 보일 조건부 확률
    • P(T+D+)=44+2344
실제 / 검사 양성(T+) 음성(T)
질환(D+) 44 23
건강(D) 10 60

곱셈 규칙

  • 곱셈 규칙
    • P(AB)=P(AB)P(B)=P(BA)P(A)
  • 연쇄 규칙
    • P(ABC)=P(A)P(BA)P(CAB)P(ABC)

독립 사건

  • 사건 A,B가 독립(AB)이면
    • P(AB)=P(A)
    • P(BA)=P(B)
  • 두 사건의 곱사건의 확률은
    • P(AB)=P(A)P(B)
  • AB이면 다음도 성립
    • ABc
    • AcB
    • AcBc

퀴즈

문제 1 / 6맞음: 0힌트: 0틀림: 0채점중: 0남음: 6

변수와 상수의 차이로 가장 적절한 것은?

  • 변수는 값이 변할 수 있고, 상수는 변하지 않는 값이다
  • 변수는 항상 0이고, 상수는 항상 1이다
  • 변수는 행렬에서만 쓰이고, 상수는 확률에서만 쓰인다
  • 변수와 상수는 같은 개념이다

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