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El teorema de Bayes

Matemáticas · Matemáticas II · 2.º Bachillerato (Ciencias) · Probabilidad condicionada y teorema de Bayes

Bayes contesta la pregunta que de verdad importa en un diagnóstico o en un control de calidad: ya sé lo que ha pasado, ¿cuál fue la causa? Es recorrer el árbol al revés.

La fórmula

P(Bi|A) = [P(Bi) · P(A|Bi)] : P(A)

En palabras, y así se aplica sin memorizarla: arriba, la rama que interesa; abajo, la suma de todas las ramas. El denominador es exactamente la probabilidad total de la lección anterior.

Del ejemplo anterior: una pieza es defectuosa. ¿Probabilidad de que venga de la primera máquina?

  1. Rama de la primera: 0,6 · 0,05 = 0,03.
  2. Total de defectuosas: 0,03 + 0,04 = 0,07.
  3. P(máquina 1 | defectuosa) = 0,03 : 0,07.
  4. = 0,4286, es decir un 42,9 %.
  5. Aunque la primera fabrica más piezas, produce menos de la mitad de los fallos porque es más fiable.

Por qué un test bueno da falsos positivos

Es lo más contraintuitivo del tema y se entiende con una tabla. Enfermedad que afecta a 1 de cada 1 000; test que acierta el 99 % en enfermos y en sanos. Sobre 100 000 personas:

Enfermos (100)Sanos (99 900)Total
Test +999991 098
Test −198 90198 902

De los 1 098 positivos, solo 99 están enfermos: un 9 %. El test es excelente y aun así la mayoría de los positivos son sanos, simplemente porque hay muchísimos más sanos.

La moraleja: P(enfermo|positivo) depende de la frecuencia de la enfermedad, no solo de la calidad del test. Por eso no se hacen cribados masivos de enfermedades muy raras.
Dónde se lía todo el mundo

Poner en el denominador solo la rama que interesa. Abajo va la probabilidad total del suceso, sumando todas las ramas que llevan a él.

P(B|A) = 0,03 : 0,03 = 1P(B|A) = 0,03 : 0,07 = 0,43

Arriba una rama, abajo todas. Si el resultado te sale 1, has puesto el mismo número arriba y abajo.

En una frase: Bayes divide la rama que interesa entre la suma de todas, y el resultado depende tanto del test como de lo frecuente que sea la causa.

Ahora practícalo

La teoría se entiende leyendo; se aprende fallando y entendiendo por qué. Dentro de Suma y sigue, cada fallo te dice el error concreto que has cometido.

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