题目
1.有一种前列腺癌标记(prostate cancer marker,PSA)检测法的特性如下:如果说 年男性犯了前列腺癌,则检测结果呈阳性的概率高达90%,同时,如果成年男性未犯前列腺 癌,则检测结果呈阳性的概率为5%。现在某大学男生进行前列腺癌标记检测,结果呈阳 性。虽然他根据自己的了解知道大学男生犯前列腺癌的概率只有0.001%,但还是非常害 怕,很想知道他确实犯前列腺癌的概率,遗憾的是他没有学好贝叶斯统计学,所以请你赶快 帮助他算出这个概率。另外,根据计算出的概率,你对该大学男生有什么建议?
1.有一种前列腺癌标记(prostate cancer marker,PSA)检测法的特性如下:如果说 年男性犯了前列腺癌,则检测结果呈阳性的概率高达90%,同时,如果成年男性未犯前列腺 癌,则检测结果呈阳性的概率为5%。现在某大学男生进行前列腺癌标记检测,结果呈阳 性。虽然他根据自己的了解知道大学男生犯前列腺癌的概率只有0.001%,但还是非常害 怕,很想知道他确实犯前列腺癌的概率,遗憾的是他没有学好贝叶斯统计学,所以请你赶快 帮助他算出这个概率。另外,根据计算出的概率,你对该大学男生有什么建议?
题目解答
答案
设事件 $ C $ 为“患有前列腺癌”,$ T $ 为“检测结果呈阳性”。已知:
- $ P(C) = 0.001\% = 0.00001 $(患病概率)
- $ P(T|C) = 90\% = 0.9 $(患病时检测阳性概率)
- $ P(T|\neg C) = 5\% = 0.05 $(未患病时检测阳性概率)
由贝叶斯定理:
\[
P(C|T) = \frac{P(T|C)P(C)}{P(T)}
\]
其中,$ P(T) = P(T|C)P(C) + P(T|\neg C)P(\neg C) $,代入得:
\[
P(T) = 0.9 \times 0.00001 + 0.05 \times (1 - 0.00001) = 0.0500085
\]
因此:
\[
P(C|T) = \frac{0.9 \times 0.00001}{0.0500085} \approx 0.00018 \quad (\text{即 } 0.018\%)
\]
**结论:**
该大学男生确实患有前列腺癌的概率约为 $ \boxed{0.018\%} $。建议他不必过于担心,但可考虑进一步检测确认。
解析
考查要点:本题主要考查贝叶斯定理的应用,涉及条件概率的计算,以及如何结合先验概率和似然概率推断后验概率。关键在于理解基数(先验概率)对结果的影响。
解题核心思路:
- 明确事件定义:设$C$为“患病”,$T$为“检测阳性”,需计算$P(C|T)$。
- 应用贝叶斯公式:通过已知的$P(T|C)$、$P(C)$和$P(T|\neg C)$,结合全概率公式计算分母$P(T)$。
- 数值代入计算:注意处理极低的先验概率($P(C)=0.001\%$)对结果的影响。
破题关键点:
- 基数效应:即使检测准确性较高,若患病率极低,阳性结果的真正患病概率可能仍很低。
- 分母计算:需准确计算总阳性概率$P(T)$,包含患病和未患病两种情况。
步骤1:定义事件与已知条件
- 设$C$为“患有前列腺癌”,$\neg C$为“未患前列腺癌”。
- 设$T$为“检测结果呈阳性”。
- 已知:
- $P(C) = 0.001\% = 0.00001$(先验概率)
- $P(T|C) = 90\% = 0.9$(患病时检测阳性概率)
- $P(T|\neg C) = 5\% = 0.05$(未患病时检测阳性概率)
步骤2:应用贝叶斯定理
根据贝叶斯公式:
$P(C|T) = \frac{P(T|C)P(C)}{P(T)}$
其中,分母$P(T)$需通过全概率公式计算:
$P(T) = P(T|C)P(C) + P(T|\neg C)P(\neg C)$
步骤3:计算分母$P(T)$
- $P(\neg C) = 1 - P(C) = 1 - 0.00001 = 0.99999$
- 代入公式:
$\begin{aligned}P(T) &= 0.9 \times 0.00001 + 0.05 \times 0.99999 \\&= 0.000009 + 0.0499995 \\&= 0.0500085\end{aligned}$
步骤4:计算后验概率$P(C|T)$
$P(C|T) = \frac{0.9 \times 0.00001}{0.0500085} \approx \frac{0.000009}{0.0500085} \approx 0.00018 \quad (\text{即 } 0.018\%)$
结论:
检测结果呈阳性时,实际患病的概率仅为约$0.018\%$,建议保持冷静,可通过进一步检查确认。