Internet Publikation für Allgemeine und Integrative Psychotherapie
    IP-GIPT DAS=16.03.2002 Internet-Erstausgabe, letzte Änderung 8.4.9
    Impressum: Diplom-PsychologInnen Irmgard Rathsmann-Sponsel und Dr. phil. Rudolf Sponsel
    Stubenlohstr. 20     D-91052 Erlangen * Mail: sekretariat@sgipt.org

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    Willkommen in der Abteilung Wissenschaft, Methodologie, Meßproblematik, Statistik und Wissenschaftstheorie besonders in Psychologie, Psychotherapie und Psychotherapieforschung  unserer Internet-Publikation IP-GIPT 1)

    Das Bayes'sche Theorem

    von Rudolf Sponsel, Erlangen
    Literaturhinweise

    Der Bayes'sche Ansatz

    Der Bayes'sche Ansatz gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, ob ein Kandidat zur Gruppe der gesuchten Merkmalsträger gehört unter der Bedingung, daß der Kandidat ein Kriterium erfüllt und er willkürlich aus der Population herausgegriffen wird. Voraussetzung ist lediglich, daß folgende Informationen gegeben sind oder angenommen werden können:
     
    Kürzel Bedeutung
    p(m+)  Merkmalsträger-Rate in der Population
    p(m-)  Kein Merkmalsträger-Rate in der Population p(m-)= 1 - p(m+)
    p(v+|m+) Verfahrenspositiv-Rate unter den Merkmalsträgern (Treffer-Rate I)
    p(v+|m-) Verfahrenspositiv-Rate unter den Nichtmerkmalsträgern (Fehler-Rate I)
    p(v-|m+)  Verfahrensnegativ-Rate unter den Merkmalsträgern (Fehler-Rate II)
    p(v-|m-) Verfahrensnegativ-Rate unter den Nichtmerkmalsträgern (Treffer-Rate II)

    wobei bedeute:
     
    m    =: Merkmal  v   =: Verfahren
    m+  =: Merkmalsträger  v+ =: Verfahrens-Positiv
    m-  = Kein Merkmalsträger  v-  =: Verfahrens-Negativ

    Damit kann nun ein Schema wie folgt gebildet werden:
     
    Merkmalsträger \    Verfahren Verfahrens-Positiv v+ Verfahrens-Negativ v-
    Merkmalsträger m+
    p(m+v+)
    p(m+v-) 
    p(m+)
    Nicht-Merkmalsträger m-
    p(m-v+)
    p(m-v-) 
    p(m-)
    p(v+) 
    p(v-) 
     1

    Dies führt zur Bayes-Formel:
     
                       p(m+)* p(v+|m+)
    p(m+|v+) =  _______________________________
                p(m+)*p(v+|m+) + p(m-)*p(v+|m-)

    1. Anwendungs-Beispiel tbc-Test  nach GOLDBERG 1973 S.97

    Von tbc Kranken werden     p(v+|m+)= .90  durch Röntgen entdeckt,
                               p(v-|m+)= .10  bleiben unentdeckt
    Von den tbc-Freien werden  p(v-|m-)= .99  als solche erkannt,
                               p(v+|m-)= .01  falsch verdächtigt.
    tbc Rate der Population    p(m+) = .001

    p(m+v+) = .001 *.90 =.00090 (tbc-Träger und röntgen-positiv)
    p(m+v-) = .001 *.10 =.00010 (tbc-Träger und Nicht-röntgen-positiv)
    p(m-v+) = .999 *.01 =.00999 (Kein tbc-Träger und röntgen-positiv)
    p(m-v-) = .999 *.99 =.98901 (Kein tbc-Träger und nicht-röntgen-positiv)
     
     
    Merkmalsträger \    Verfahren röntgen-positiv  röntgen-negativ
    tbc 
    .00090 
    .00010
      .001
    Nicht-tbc
    .00999
    .98901 
      .999
    .01089
    .98911
     1.000

    Einsetzen in
     

                             p(m+)* p(v+|m+)
        p(m+|v+) =  -------------------------------
                    p(m+)* p(v+|m+)+ p(m-)* p(v+|m-)

    ergibt

                             .001 * .90
        p(m+|v+) =  -------------------------------
                    .001 * .90    +    .999 * .01
     

    p(m+|v+) = .0009/(.0009 + .00999)
    p(m+|v+) = .0009/.01089
    p(m+|v+) = .083
     

    Traditionelle Bayes'sche Ergebnis-Interpretation:
     
    Die Wahrscheinlichkeit, daß jemand, der willkürlich aus Population herausgegriffen wird, tatsächlich an tbc erkrankt, wenn er röntgenpositiv ist, ist p=0,083 oder  8,3%.

    Man kann nun darüber streiten, ob diese traditionelle Ergebnisinterpretation so sinnvoll ist. Die meist unerwartet kleine Zahl suggeriert, als sei es sehr schwierig, einen Merkmals- Befund zu diagnostizieren:

    Warnung
     
    Das Bayes'sche Theorem wird manchmal auch benutzt, um zu überraschen und den gesunden Menschenverstand, der trotz (oder gerade auch ;-)) Wissenschaft, Statistik und Bayes natürlich seine Berechtigung hat - neben seinen Fehlern, Mängeln und Schwächen - zu erschüttern, weil viele Ergebnisse schwer zu glauben sind bzw. sich teilweise sogar paradox anhören. Das ist meist dann der Fall, wenn ein Merkmal in einer Population eine extreme Verteilung vom Typ 1 : 100 oder noch ausgeprägter hat. Nicht selten kommt das ungläubige Moment, gegen das sich unser Verstand und unsere Erfahrung sträubt, daher, daß zwei Sachverhalte vermischt werden, die in unserer Anschauung wenig oder keinen Erfahrungsfokus haben. Auch mit fast 100% treffsicheren  Tests erzielt man bei einer solchen verschränkten Betrachtung tendenziell eher unwahrscheinliche und dem gesunden Mesnchenverstand und der Ewartung daher widersprechend anmutende Ergebnisse.

    Würfelte man in unserem Beispiel, ob jemand rönten-positiv ist, so wäre die Chance 1:1000.
    Setzt man die diagnostische Wahrscheinlichkeit unter der Bedingung, daß jemand röntgen- positiv ist p(v+|m+) = 0,083 zur Würfelwahrscheinlichkeit p=(m+) = 0,001 in Beziehung, so ergibt sich, daß die Wahrscheinlichkeit durch das Diagnoseverfahren Röntgen um das 0,083/ 0,001 = 83-fache verbessert wird. Und diese Betrachtung stimmt nun wieder sehr gut mit unserer Intuition und dem gesunden Menschenverstand überein. Die Validitäts-Trefferquote war im Beispiel 90%, d.h. die Fehler- oder Irrtumsrate 10%. Anders gesagt: Von 10 tbc Kranken werden nach den obigen Voraussetzungen 9 entdeckt, einer wird falschlicherweise nicht erkannt. Hinzu kommt der 2. Fehlertyp der Falsch Positiv Diagnostizierten.

    Und die Konsequenzen für Validitätsangaben: Müßte man nicht für jeden Test fünf Gütemaße (Validitäten) angeben?, nämlich:
     
      1. Richtige Diagnosen bei denen, die das Merkmal haben: p (D=wahr: X hat M). [Sensititvität = p(positives Testergebnis | Merkmalsträger)]
      2. Falsche Diagnosen derer, die das Merkmal haben: p (D=falsch: X hat M)
      3. Richtige Diagnosen bei denen, die das Merkmal nicht haben: p (D=wahr: X hat M nicht). [Spezifität = p(negatives Testergebnis | kein Merkmalsträger)]
      4. Falsche Diagnosen derer, die das Merkmal nicht haben  p(D=falsch: X hat M nicht)
      5. Gesamtmaß, das 1-4 zueinander in beziehung setzt und einer Zahl trefflich ausgedrückt wird.

    Hierfür spricht sich auch Massimo Piatelli-Palmarini (dt. 1997, S. 102) aus.



    Literaturhinweise
    Bayes, Thomas (1763). An essay towards solving a problem in the doctrine of chances, in: Philosophical Transactions of the Royal Society of London 53, p. 370-418. Deutsche Übersetzung von H.E. Timerding in Ostwald's Klassiker der exakten Naturwissenschaften Nr. 169, Leipzig 1908, speziell 12-20. Neu abgedruckt in: Schneider, Ivo (1988, Hrsg.), S. 135-144.
    Borovcnik, M. (1984). Was bedeuten statistische Aussagen. Schriftenreihe Didaktik der Mathematik Bd. 8. Stuttgart: Teubner.
    Goldberg, Samuel (dt. 4A. 1973). Die Wahrscheinlichkeit. Eine Einführung in die Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik. Braunschweig: Vieweg.
    Kleiter, Gernot D. (1981). Bayes-Statistik. Grundlagen und Anwendungen.Berlin: de Gruyter.
    Kremer, Erhard (2005). Einführung in die Mathematik der Bayes Statistik für Aktuare und Andere. Berlin: Logos [(ISBN 3-8325-1061-3]
    Piatelli-Palmarini, Massimo (dt. 1997, ital. 1993 ). Der Trug-Schluß der Fast-Gewißheit. Folgekapitel von: Wie man das Unbekannte aufgrund des Bekannten errechnet oder Die Bayesche Formel. In:  Die Illusion zu wissen. Was hinter unseren Irrtümern steckt. Reinbek: Rowohlt.
    Schneider, Ivo (1988, Hrsg.). Die Entwicklung der Wahrscheinlichkeitstheorie von den Anfängen bis 1933. Einführungen und Texte. Darmstadt: Wiss. Buchgesellschaft.
    Stelzl, Ingeborg (1982). Fehler und Fallen in der Statistik für Psychologen, Pädagogen und Sozialwissenschaftler. Bern: Huber.
    Wickmann, Dieter (1990). Bayes-Statistik. Einsicht gewinnen und Entscheiden bei Unsicherheit. Mathematische Texte Bd. 4. Hrsg. von N. Knoche und H. Scheid. Mannheim: BI.


    Querverweise
    Standort: Das Bayes'sche Theorem.
    *
    Extern: http://de.wikipedia.org/wiki/Bayes
    Überblick: Wissenschaft in der IP-GIPT
    Überblick Statistik in der IP-GIPT * Beweis und beweisen in der Statistik
    Der Signifikanztest in der Wissenschaft, Psychologie, klinischen und Psychotherapieforschung.
     * Der Fehlerfall in der schließenden Statistik * Das Fehler- Paradigma in der Diagnostik * Prognosen in der Forensischen Psychiatrie * Trugschlüsse in der Statistik * Heilkundeparadigma: Iatrogenie - Krank durch Behandlung. Fehler, Behandlungsfehler, Kunstfehler. * Reader zu den Grundlagen der Statistik: Günter Bamberg: Verschiedene Auffassungen von Statistik und die Auffassung der statistischen Entscheidungstheorie. * Probleme der Differentialdiagnose und Komorbidität aus Sicht der Allgemeinen und Integrativen Psychotherapie. * Vergleichen - eine bislang wenig beachtete kognitive Grundfunktion * Vergleichen von Psychotherapiesystemen



    Glossar, Anmerkungen, Endnoten
    1) GIPT= General and Integrative Psychotherapy, internationale Bezeichnung für Allgemeine und Integrative Psychotherapie.
    ___
    2) Thomas Bayes (1702-1761), britischer Theologe und presbyterianscher Geistlicher mit großen matematischen Interessen. Seit 1742 Fellow der Royal Society, Verteidiger des Newton'schen Infinitesimalkalküls gegen die Angriffe von Bischof Berkeley (idealistischer Erkenntnistheoretiker).
    Berühmt durch sein 1763 posthum veröffentlichte inzwischen für zunehmend wichtiger erkanntes und nach ihm benanntes  Bayes'sche Theorem, das den derzeit klassischen und angloamerikanisch favorisierierten Ansatz von Pearson und Neyman ergänzt bzw. sogar ersetzt. Während der klassische Ansatz nach der Wahrscheinlichkeit - interpretiert als Grenzwert relativer Häufigkeiten - von Ereignissen fragt, gibt Bayes eine Antwort auf die Frage nach der Wahrscheinlichkeit von Hypothesen (Mutmaßungen, Glauben, Überzeugung, Annahmen). Wahrscheinlich ist es nicht sinnvoll, beide Wahrscheinlichkeitsansätze einander gegenüber zustellen, sondern sie als sich wechselseitig ergänzend zu betrachten. Wir Integrativen bevorzugen ja traditionell lieber ein sowohl als auch statt ein entweder oder.
    ___


    Zitierung
    Sponsel, R.  (DAS). Das Bayes'sche Theorem. Abteilung Arbeiten zur Definitionslehre, Methodologie, Meßproblematik, Statistik und Wissenschaftstheorie besonders in Psychologie, Psychotherapie und Psychotherapieforschung. Internet Publikation  für Allgemeine und Integrative Psychotherapie  IP-GIPT. Erlangen:  http://www.sgipt.org/wisms/statm/bayes-1.htm
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    Ende Bayes Theorem
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    Änderungen: Wird gelegentlich ergänzt: Anregungen, Ergänzungen und Kritik willkommen
    08.04.09  Links.
    19.09.04  Hinweis auf Sensitivität und Spezifität.
    09.03.04  Fehler in Zelle, 3. Tabelle, korrigiert. Falsch: p(m+v-). Richtig: p(m-v-). Danke an W. Baier.
    05.11.03  Link zu Überblick Statistik in der IP-GIPT
    14.09.03  a) Literaturaufnahme Piatelli-Palmarini, Massimo (dt. 1997, ital. 1993 ) wegen Zitat S. 102
                    b) Linkhinweis Beweis und beweisen in der Statistik
    15.08.03  Ergänzungen Links (Fehlerparadima Diagnostik, Heilkundeparadigma, extern: http://de.wikipedia.org/wiki/Bayes, Entscheidungstheorie [Bamberg]) und Literatur (Borovcnik, Stelzl).