二项分布、泊松分布及其R实现

  • 伯努利试验
  1. 两种结果:发生或不发生
  2. 该项试验独立重复了n次

  • 二项分布
*** 概念
binomial distribution

The undelying assumption:
there is only one outcome for each trial, each trial has the same probability of success, and each trial is mutually exclusive or independent of one another.

即:每一种结果在每次试验中都有恒定的概率,试验之间是相互独立的!

二项分布描述的是n重伯努利实验,在n重伯努利试验中,事件A恰好发生y(0≤y≤n)次的概率。

𝑛=试验次数
𝑦=在n次试验中事件A出现的概率
𝜑=事件A发生的概率(每次试验都是恒定的)
1−𝜑=事件A ̅发生的概率
𝑝(y)= 𝑌的概率函数= 𝑃(𝑌=𝑦)
𝐹(𝑦)=𝑃(𝑌≤𝑦)= \sum_{y_𝑖≤y}𝑝(y_𝑖 )

*** 抛硬币事件

每次试验两种可能性:正面(事件A)和反面(事件A ̅)
抛了10次硬币,正面3次的概率𝑝(3) ,正面3次及3以下的概率𝐹(3) 。
每次抛硬币是正面的可能性是1/2

随机变量𝑋的概率分布如下:


随机变量𝑋服从二项分布,记作𝑋~𝐵(𝑛,𝑝)

*** 服从二项分布的随机变量特征数:
*** R实现:
  1. 在10次抛硬币试验中抛出3次为正的概率 𝑝(3)
dbinom(3,10,1/2)
  1. 在10次抛硬币试验中抛出最多3次为正的概率 F(3)
pbinom(3,10,1/2)
  1. 在10次抛硬币试验中,抛出最多几次正时,概率为0.171815
qbinom(pbinom(3,10,1/2),10,1/2)
  1. 生成一个二项分布随机变量的向量: 10次抛硬币试验,生成100个试验结果中硬币是正面的向量(即重复100组模拟,每组10次抛硬币试验中硬币是正面的次数)
    参数10以及1/2决定了具体分布B,从分布中随机抽取200个变量值
rbinom(200,10,1/2)  

  • 泊松分布
*** 泊松分布概念


经推导,

服从泊松分布的随机变量特征数:

泊松分布是描述在一定空间(长度、面积和体积)或一定时间间隔内点子散布状况的理想化模型。

例1:麦田内,平均10m2有一株杂草,现在要问每100m2麦田中有0株杂草,1株杂草,2株杂草……的概率是多少?
有杂草是小概率事件
每100m2麦田中,平均杂草数𝜇

*** R实现:
  1. 根据平均成功率找到一定数量成功的概率
dpois(5,10)        #每100m2麦田中有5株杂草的概率
  1. 根据平均成功率找到一定数量的成功或更少的概率
ppois(5,10)        #每100m2麦田中最多不超过5株杂草的概率
  1. 根据平均成功率找到对应某个百分位数的成功次数
qpois(ppois(5,10),10)       #每100m2麦田中最多不超过多少株杂草时,其概率为0.06708596
  1. 生成一个遵循泊松分布的随机变量列表
dpois(5,10)        #生成200个试验结果中每100m2麦田中有多少株草的向量

例2:馒头店卖馒头 → 服从泊松分布


在𝑇时间内卖出𝑘个馒头的概率为:


  • 负二项分布

负二项分布描述的也是伯努利实验,不过目标事件变成了:
对于Bernoulli过程,第y次试验时,发生第𝑘次事件A的概率。

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