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第91回 从伯努利试验开始

已有 236 次阅读 2026-4-2 20:27 |系统分类:科研笔记

1.什么是伯努利试验?

伯努利试验是一种随机试验,并同时满足:

1)结果仅两个(成功、不成功)。

2)概率固定。成功(p),自然不成功(1-p)。

3)试验独立。

 

2. 问题

次试验,恰好成功次的概率。

注:

 

3. 推导

满足次成功一个特定序列,譬如:

所以,

个位置,选择个放成功,其余放失败,即组合数次,

无需排版时,记为

P(X=k) = C(n,k) · p^k · (1-p)^{n-k}

 

4. 用二项式定理证明:

证:

 

5. 反直觉的买彩票

买彩票的中奖率为十万分之一(0.00001),买五万(50000)张彩票,至少中奖两次的概率是多少?

解:

 

不到10%的中奖概率。

 

6. 从伯努利分布到正态分布

组合数是两头小,中间大;这个也是两头小,中间大。根据Do Moivre-Laplace定理,当,伯努利分布趋向于正态分布(推导过程较复杂,涉及阶乘用Sterling公式处理和对数函数的泰勒展开)。

 

7. 从伯努利分布到泊松分布

泊松分布是伯努利分布的特例,考虑,且,满足这样三个条件,我们看看最后是什么样子的。

考虑

那么,

 

时,

,当时,

根据第二个重要极限,,所以

又考虑到

 

8. 反直觉的抛硬币

10次硬币,恰好出现5次正面朝上的概率是多少?

不是你直觉的0.5哦。

 

9. 反直觉的游戏

一个赢面是10%的赌局,玩十次可以保证赢一次吗?玩多少把可以大概率(95%)赢一次?

十次都输:

不是十次皆输=赢过至少一次:1-0.3478 = 0.6513

不是百分百。

 

那么玩多少把可以大概率赢一次?

不能每把都输,则:

解出来

 

10. 做实验一般应该多少个重复,这样会让人安心?

根据置信度()的定义:

 

其中:绝对误差;:标准差;样本数;置信度。

通过引入相对误差和变异系数进行标准化:

得到:

常规地,95%水平对应的,如果取你能接受的相对误差是10%,那么需要的重复样本数即为:

对应的表格如下

10%

4

20%

16

30%

35

40%

62

50%

96

60%

139

70%

189

 

再生态学上,数据的变异常常不算小,正态分布的情况下,一般35个重复比较安心。



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