二项分布是一种离散概率分布,用于描述在固定次数的独立试验中,每次试验都有两个可能的结果(通常为“成功”和“失败”),且每次试验的成功概率是恒定的。以下是使用二项分布的条件和场景:
独立重复试验:
二项分布适用于n次独立重复试验,每次试验的结果只有两种可能(成功或失败),且每次试验成功的概率是相同的。
固定成功概率:
每次试验成功的概率p是恒定的,不随试验次数的变化而变化。
两种对立结果:
每个观察单位的观察结果只能是相互对立的两种结果之一(成功或失败)。
相互独立:
各观察单位的观察结果是相互独立的,即一次试验的结果不影响其他试验的结果。
应用场景
二项分布在现实世界中有很多应用,以下是一些常见的例子:
抛硬币:例如,抛掷10次硬币,每次出现正面的概率是0.5,求出现3次正面的概率。
抽奖:例如,在抽奖活动中,每次抽奖中奖的概率是固定的,求中奖k次的概率。
生产质量控制:例如,在生产线上,每次产品检验只有两种结果(合格或不合格),求在n次检验中不合格品数量的概率分布。
期望和方差
二项分布的期望值(μ)和方差(σ²)分别为:
期望值:μ = nπ
方差:σ² = nπ(1-π)
其中,n是试验次数,π是每次试验成功的概率。
近似分布
当试验次数n很大,而每次试验成功的概率π较小时,二项分布可以近似为正态分布,这称为中心极限定理。
总结
二项分布适用于描述在固定次数的独立试验中,每次试验只有两种可能结果(成功或失败),且每次试验成功的概率恒定的情况。通过二项分布,可以计算出在n次试验中成功k次的概率,这在许多实际应用中都非常有用。