二项分布,泊松分布,超几何分布
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关于“二项分布”与“超几何分布”问题举例概率问题是历年高考必考内容,也是高考试题研究的热点话题;因此,对于这部分内容,我们在备考复习中也投入了大量的精力,作了充分的准备;然而,在平时的练习和模考中,经常会发现学生的错误频频,准确地讲:对“二项分布”和“超几何分布”的概念模糊,判断不准,互相误用,导致错误;为此,本文对“二项分布”和“超几何分布”的概念和应用作出具体的剖析. 一.基本概念 1.超几何分布一般地,在含有M 件次品的N 件产品中,任取n 件,其中恰有X 件次品,则事件⎨X=k ⎬发生的概率为:P(X=k)= nNkn MN k M C C C --⋅,k= 0,1,2,3,⋯⋯,m ;其中,m = min ⎨M,n ⎬,且n ≤ N , M ≤ N . n,M,N ∈ N *为超几何分布;如果一个变量X 的分布列为超几何分布列,则称随几变量X 服从超几何分布.其中,EX= n ⋅ M N2.二项分布在n 次独立重复试验中,设事件A 发生的次数为X,在每次试验中,事件A 发生的概率为P ,那么在n 次独立重复试中,事件A 恰好发生k 次的概率为: P(X=k)= C n k p k (1-p)n-k (k=0,1,2,3,⋯,n),此时称随机变量X 服从二项分布. 记作:X ~ B(n,p),EX= np3.“二项分布”与“超几何分布”的联系与区别 (1)“二项分布”所满足的条件每次试验中,事件发生的概率是相同的;是一种放回抽样. 各次试验中的事件是相互独立的;●每次试验只有两种结果,事件要么发生,要么不发生;❍随机变量是这n次独立重复试验中事件发生的次数.(2)“超几何分布”的本质:在每次试验中某一事件发生的概率不相同,是不放回抽样,“当样本容量很大时,超几何分布近似于二项分布;(3)“二项分布”和“超几何分布”是两种不同的分布,但其期望是相等的.几何分布”和“二项分布”的这种“巧合”,使得“超几何分布”期望的计算大简化.共同点:每次试验只有两种可能的结果:成功或失败。
各种离散分布的关系
离散分布是概率论中的一个重要概念,它描述了离散型随机变量的取值情况及其对应的概率分布。
在实际应用中,我们经常会遇到各种不同的离散分布,比如二项分布、泊松分布、几何分布等等。
这些离散分布之间存在着许多有趣的关系,如:
1. 二项分布是多项分布中只有两个类别时的特殊情况;
2. 泊松分布是当二项分布中试验次数很大、成功概率很小时的极限情况;
3. 几何分布是泊松分布中每个时间间隔只有一个事件发生时的特殊情况;
4. 超几何分布是不放回抽样中从有限总体中抽取的样本中成功次数的概率分布;
5. 负二项分布是几何分布的推广,它描述了在试验中达到给定次数的失败次数的概率分布。
这些分布之间的关系不仅在理论上有着重要的意义,而且在实际应用中也具有重要的作用。
了解各种离散分布之间的关系,不仅可以深入理解概率论的基本概念和方法,而且可以帮助我们更好地应用这些方法去解决实际问题。
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超几何分布的适用范围摘要:一、超几何分布的概念二、超几何分布的适用范围1.离散型随机变量2.有限总体3.抽样分布4.概率计算三、超几何分布的应用领域1.实验设计2.产品质量检测3.生物学研究4.社会科学研究四、超几何分布的优缺点1.优点- 易于理解- 计算简便2.缺点- 适用范围有限- 对样本容量要求较高五、与其它分布的比较1.二项分布2.泊松分布3.正态分布正文:超几何分布是一种离散型概率分布,主要用于描述有限总体中抽样得到的成功次数的概率分布。
它在实际应用中具有广泛的使用价值,特别是在实验设计、产品质量检测、生物学研究和社会科学研究等领域。
超几何分布的适用范围主要包括以下几个方面:1.离散型随机变量:超几何分布是一种离散型概率分布,适用于那些成功次数或失败次数为整数的随机变量。
2.有限总体:当对一个有限总体进行抽样时,成功次数的概率分布可以采用超几何分布来描述。
例如,在抽取一定数量的样本时,成功次数的概率分布可以用超几何分布来表示。
3.抽样分布:在实际应用中,超几何分布常用于抽样分布的计算。
例如,在产品检测中,对一批产品进行抽样检测,成功检测到的产品数量可以用超几何分布来描述。
4.概率计算:超几何分布可用于计算各种概率值,如成功概率、失败概率等。
在实验设计中,利用超几何分布可以对实验结果进行预测和分析。
超几何分布在使用过程中具有一定的优点和缺点。
优点在于其易于理解和计算简便,适用于各种实验和场景。
然而,超几何分布的适用范围有限,对样本容量要求较高。
当样本容量较小或成功概率较小时,超几何分布的准确性会受到影响。
与其它分布相比,超几何分布与二项分布、泊松分布和正态分布有一定的区别。
二项分布描述的是多次独立重复实验中成功次数的概率分布,与超几何分布相似,但二项分布适用于无穷总体,而超几何分布适用于有限总体。
泊松分布描述的是在一定时间内,某一事件发生的次数的概率分布,与超几何分布的应用场景有所不同。
16种常见概率分布概率密度函数意义及其应用概率分布是统计学中一个重要的概念,用于描述随机变量在各个取值上的概率分布情况。
常见的概率分布有16种,它们分别是均匀分布、伯努利分布、二项分布、几何分布、泊松分布、正态分布、指数分布、负二项分布、超几何分布、Gumbel分布、Weibull分布、伽马分布、Beta分布、对数正态分布、卡方分布和三角分布。
以下将逐一介绍这些概率分布的概率密度函数、意义及其应用。
1. 均匀分布(Uniform Distribution):概率密度函数为f(x)=1/(b-a),意义是在一个区间内所有的取值具有相同的概率,应用有随机数生成、模拟实验等。
2. 伯努利分布(Bernoulli Distribution):概率密度函数为P(x)=p^x*(1-p)^(1-x),意义是在两种可能结果中,成功或失败的概率分布,应用有二分类问题的建模。
3. 二项分布(Binomial Distribution):概率密度函数为P(x)=C(n,x)*p^x*(1-p)^(n-x),意义是在n次独立重复试验中,成功次数为x的概率分布,应用有二分类问题中的n次重复试验。
4. 几何分布(Geometric Distribution):概率密度函数为P(x)=p*(1-p)^(x-1),意义是独立重复试验中,第x次成功所需的试验次数的概率分布,应用有描述一连串同样试验中第一次获得成功之前所需的试验次数。
5. 泊松分布(Poisson Distribution):概率密度函数为P(x)=(e^(-λ)*λ^x)/x!,意义是在给定时间或空间内事件发生的次数的概率分布,应用有描述单位时间或单位空间内的事件计数问题。
6. 正态分布(Normal Distribution):概率密度函数为P(x) = (1 / sqrt(2πσ^2)) * e^(-(x-μ)^2 / (2σ^2)),意义是描述连续变量的概率分布,应用广泛,例如测量误差、人口身高等。
二项分布与其他分布的关系二项分布与其他分布的关系摘要:二项分布是一种常见的离散型随机变量的概率模型,在概率教学中占有重要地位。
本文从二项分布的定义入手,重点分析和阐述了二项分布和“0-1”分布、超几何分布、泊松分布、正态分布的近似关系及基于这些关系所带来的计算上的便利。
以期在教学中能使学生更全面深入的理解和认识二项分布。
关键词:二项分布“0-1”分布超几何分布泊松分布正态分布近似1.二项分布的定义设随机变量X示n重伯努利试验中事件A发生的次数,其概率函数为:p(x)=P(X=x)=Cxnpxqn-x x=0,1,…,n则称设随机变量X服从参数为n和p的二项分布,记为X~B(n,p),也称广义贝努里试验。
2.二项分布与其它分布的关系2.1二项分布与“0-1”分布间的关系进行一次试验,其结果要么“成功”,要么“失败”,记X=1成功0失败,即随机变量X表示一次试验中成功的次数,且p(x)=P(X=x)=pxq1-x(x=0,1)则称随机变量X~“0-1”分布,p为试验结果“成功”发生的概率。
该试验也称为贝努里试验。
X~“0-1”分布,其期望、平方的期望、方差及特征函数容易得到:E(X)=0×(1-p)+1×p=pE(X2)=02×(1-p)+12×p=pD(X)=E(X2)-E2(X)=p-p2=p(1-p)φ(t)=E(eitX)=eit?o×(1-p)+eit?1×p=1-p+peit将贝努里试验在相同条件下独立进行n次,并以随机变量Y表示n次试验中“成功”的次数,则Y~B(n,p)。
若以Xi表示第i次试验中成功的次数,则X1,X2…Xn,独立同“0-1”分布(i=1,2…n)且Y=∑ni=1Xi。
则二项分布的期望、方差及特征函数可由二项分布和“0-1”分布间的函数关系得到:E(Y)=E(∑ni=1Xi)=∑ni=1E(Xi)=npD(Y)=D(∑ni=1Xi)=∑ni=1D(Xi)=np(1-p)φY(t)=E(eitY)=E(eit∑ni=1Xi)=∏ni=1E(eitXk)=∏ni=1(1-p+peit)=(1-p+peit)n易见,在教学中利用二项分布和“0-1”分布的关系,使二项分布的上述特征数更容易计算和理解。
[转载]⼆项分布,⼏何分布,帕斯卡分布,超⼏何分布,泊松分布之关系原⽂地址:⼆项分布,⼏何分布,帕斯卡分布,超⼏何分布,泊松分布之关系作者:百灵雀⼆项分布,⼏何分布和帕斯卡分布都是基于独⽴的伯努利试验。
⼆项分布:描述在给定的n次试验中成功x次的概率⼏何分布:描述第⼀次成功发⽣在第x次的概率帕斯卡分布:负⼆项分布的正整数形式,描述第n次成功发⽣在第x次的概率,因此⼏何分布是n=1的帕斯卡分布特例。
超⼏何分布:描述的是总体有限的⽆放回抽样问题。
总体有N个个体,其中具有某⼀特点的个体有M个,如果从中抽取n个,其中带有这⼀特点的样本为x个的概率。
超⼏何分布中我们常常希望推断的是N(已知M)或者M(已知N)。
例如要知道河⾥有多少鱼,可以打捞M条做标记,过段时间认为这些做了标记的鱼都均匀分散在⽔中以后,再打捞n条,其中具有带有标记的鱼为m条,推断鱼的总数N。
超⼏何分布 V.S. ⼆项分布:两者都是抽样,只不过超⼏何分布是⽆放回抽样,⼆项分布是有放回抽样。
当超⼏何分布中N很⼤,⽽n很⼩时,⽆放回抽样可以近似得看成有放回抽样,也就是超⼏何分布可以⽤⼆项分布近似。
泊松分布 V.S. ⼆项分布:泊松分布可以⽤来近似⼆项分布,当⼆项分布中,n很⼤,⽽p很⼩,np⼜是⼀个⼤⼩合适的数时,可以⽤Poisson(np)来近似⼆项分布。
binomial(x;n,p)=poisson(x,np)例如,⼀个城市有10万⼈,在⼀个⼩时之内,每个⼈来到某个车站的概率均为0.001,那么在⼀个⼩时之内,这个车站会有多少⼈到来呢?这是⼀个⼆项分布,n=10万,p=0.001,显然期望等于np=100⼈。
如果让求在⼀个⼩时之内有150⼈到来的概率,当然可以⽤⼆项分布,但⾥⾯的组合数不好计算,这时就可以⽤泊松分布近似:认为在⼀个⼩时内,这个车站到来的⼈数服从lambda=np=100的泊松分布。
也就是说泊松分布常常⽤来描述总体很⼤,对于总体中每个个体来说事件发⽣的概率很⼩(但总体中发⽣事件的概率=np,就不是⼀个⼩数字),在⼀段时间内总体中发⽣事件的次数为x的概率。
(一)常用离散分布这里将给出三个常用的离散分布:二项分布、泊松分布与超几何分布。
1 .二项分布我们来考察由n次随机试验组成的随机现象,它满足如下条件:⑴重复进行n次随机试验。
比如,把一枚硬币连抛n次,检验n个产品的质量,对一个目标连续射击n次等。
2 2) n次试验间相互独立,即任何一次试验结果不会对其他次试验结果产生影响。
⑶每次试验仅有两个可能的结果,比如,正面与反面、合格与不合格、命中与不命中、具有某特性与不具有某特性,以下统称为“成功”与“失败工(4)每次试验成功的概率均为p,失败的概率均为1-p。
在上述四个条件下,设X表示n次独立重复试验中成功出现的次数,显然X是可以取0,1,..., n等n+1个值的离散随机变量,且它的概率函数为:n= x) = /(1一。
)1 , x=O,l,…3(1.2-4)W'G这个分布称为二项分布,记为父乩,),其中是从n个不同元素中取出/个的蛆合数,它的计算公式为:\X)G、_ n\㈤%!(« - x)!二项分布的均值、方差与标准差分别为:E(X) = npVar{X}-4>(1 - p)—=加(1-0)特例:n=i的二项分布称为二点分布。
它的概率函数为:产= —, x = O,l或列表如下:x | 0 1 ____________P P它的均值、方差与标准差分别为跃© = P,gr(X) = Hl-⑼,6X)=[pQ-p)[例1.2-10]在一个制造过程中,不合格品率为0.1,如今从成品中随机取出6个,记X为6个成品中的不合格品数,则x服从二项分布8(6 ,0.1),简记为X〜堆,0.1) o现研究如下几个问题:(1)恰有1个不合格品的概率是多少?这里规定抽到不合格品为“成功” > 则事件XE的概率为:P{X = 1) = x0.1x(l-0.1)6-i = 6x0.1x0.95 =0.3543Uz这表明, 6个成品中恰有一个不合格品的概率为0. 3543-类似可计算X=0 , X=1 ,…'X=6的概率,计算结果可列出一张分布列,具体如下:X 0 1 2 3 4 5 6P 0.5314~0.3543 0.0984 0.0146 0.0012 0.0001 0.0000这里0. 0000表示X=6的概率取前4位小数的有效数字为零,实际上,它的概率为P 0(=6)=0. 000001 ,并不严格为零。