Twierdzenie o prawdopodobieństwie całkowitym – Niech
przestrzenią probabilistyczną, zaś
będzie zbiorem wskaźników. Jeżeli zdarzenia
są rozbiciem Ω na zdarzenia o dodatnim prawdopodobieństwie, czyli:
dla
,
,
,to dla dowolnego zdarzenia
:
,gdzie symbol P(A | Hi) oznacza prawdopodobieństwo warunkowe zajścia zdarzenia A pod warunkiem, że zaszło zdarzenie Hi.
Zdarzenia Hi nazywa się czasem hipotezami.
Spis treści |
Korzystając z definicji prawdopodobieństwa warunkowego oraz właściwości samego prawdopodobieństwa mamy
.Typowym zastosowaniem jest sytuacja w której dane zdarzenie może zajść na kilka sposobów, przy czym każdy sposób realizuje się z określonym prawdopodobieństwem. Twierdzenie - zgodnie ze swą nazwą - pozwala obliczyć całkowite prawdopodobieństwo zajścia danego zdarzenia.
Żarówki pewnej marki są produkowane w dwu fabrykach X i Y. Żarówki z fabryki X działają dłużej niż 5000 godzin w 99% procentach przypadków, żarówki z fabryki Y tylko w 95% przypadków. Fabryka X dostarcza na rynek 60% żarówek tej marki. Jakie jest prawdopodobieństwo, że zakupiona losowo żarówka będzie sprawna dłużej niż 5000 godzin?
Twierdzenie podaje odpowiedź:

gdzie
to prawdopodobieństwo zdarzenia, że kupiona żarówka została wyprodukowana w zakładzie X;
to prawdopodobieństwo zdarzenia , że kupiona żarówka została wyprodukowana w zakładzie Y;
to prawdopodobieństwo zdarzenia, że żarówka będzie sprawna dłużej niż 5000 godzin pod warunkiem, że pochodzi z zakładu X;
to prawdopodobieństwo zdarzenia, że żarówka będzie sprawna dłużej niż 5000 godzin pod warunkiem, że pochodzi z zakładu Y.Losowo zakupiona żarówka będzie działać dłużej niż 5000 godzin w 97,4% przypadków.
Do założeń poprzedniego twierdzenia dodajmy zdarzenie
dla którego P(B) > 0. Zachodzi wtedy wzór
.Można, jak w poprzednim przypadku, przekształcić prawą stronę otrzymując w ten sposób lewą lub też zauważyć, iż
jest prawdopodobieństwem. Jest więc sens mówić o PB(A | C) – prawdopodobieństwie zajścia zdarzenia A pod warunkiem zajścia zdarzenia C, gdy wiemy, że zaszło zdarzenie B. Zachodzi równość:
.Twierdzenie to jest więc wzorem na prawdopodobieństwo całkowite dla prawdopodobieństwa
.