概率论的学习和整理15: 超几何分布,二项分布,泊松分布是如何趋近收敛的?

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目录

1 问题:

2 结论

3 实验1 

4 实验2 

5 实验3 

6 实验4

5 各种规律总结

5.1   1 

5.2  2

5.3  3

5.4 4

6 超几何分布,二项分布,泊松分布,三者用EXCEL模拟

6.1 简单的扩展到泊松分布

6.2  比较整体的动态过程,增加实验次数时


1 问题:

  • 从一个简单模型说开去
  • 比如,有10个球,其中有x个A,y个B,其中x+y=10
  • 现在要知道连抽4次其中有2次为A的概率(放回),  这个是二项分布
  • 现在要知道连抽4次其中有2次为A的概率(不放回),这个是超几何分布
  • 这两者计算结果一样吗?大概率会不一样
  • 但是不一样的点在哪儿?

2 结论

  • 在这个试验里
  • 由于A球的概率p 永远== A球数/ 总样本数 == 超几何分布的M/N
  • 所以二项分布的期望 E(X)=np  == E(X)=n*M/P
  • 这个我觉得是特例,能给我们什么思考呢?
  • 虽然期望相同
  • 但是取不同的k值,即要求抽出A球的个数不同时
  • 放回--对应的二项分布,和不放回对应的--超几何分布,概率是不一样的,概率分布函数差异可能还很大。
  • 方差也不同
  • 超几何分布,当N越大,也就是M/N越小的时候,越趋向于二项分布,因为不放回对总体样本量的影响变得很小了。
  • 但是事实上当N越大,M也很大,也就是M/N越大的时候,超几何分布也趋向于二项分布!
  • 其实是要求 样本n/N 很小,k也相对N很小时,超几何分布趋向于二项分布
  • 所以,需要注意,小样本数量的时候,二项分布和超几何分布的概率差异很大!!
  • 但是当N变大,同时M/N越小,二项分布和超几何分布的pdf图形就很重合了!

3 实验1 

  • 比如,有10个球,其中有2个A,8个B,其中x+y=10
  • 抽奖4次,然后需要求连抽2次都是A求的概率
  • 现在要知道连抽4次其中有2次为A的概率(放回),见图中二项分布的计算
  • 现在要知道连抽4次其中有2次为A的概率(不放回),见图中超几何分布的计算

概率论的学习和整理15: 超几何分布,二项分布,泊松分布是如何趋近收敛的?,概率论,学习

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4 实验2 

  • 比如,有10个球,其中有4个A,6个B,其中x+y=10
  • 抽奖2次,然后需要求连抽2次都是A求的概率
  • 现在要知道连抽2次其中有2次为A的概率(放回),见图中二项分布的计算
  • 现在要知道连抽2次其中有2次为A的概率(不放回),见图中超几何分布的计算

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5 实验3 

  • 比如,有30个球,其中有5个A,25个B,其中x+y=30
  • 抽奖10次,然后需要求连抽5次都是A求的概率
  • 现在要知道连抽10次其中有5次为A的概率(放回),见图中二项分布的计算
  • 现在要知道连抽10次其中有5次为A的概率(不放回),见图中超几何分布的计算

概率论的学习和整理15: 超几何分布,二项分布,泊松分布是如何趋近收敛的?,概率论,学习

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6 实验4

  • 比如,有100个球,其中有5个A,95个B,其中x+y=30
  • 其实是要求 样本n/N 很小,k也相对N很小时,超几何分布趋向于二项分布
  • 极大扩大了N,其实是为了让 M/N 变小很多
  • 抽奖10次,然后需要求连抽5次都是A求的概率
  • 现在要知道连抽10次其中有5次为A的概率(放回),见图中二项分布的计算
  • 现在要知道连抽10次其中有5次为A的概率(不放回),见图中超几何分布的计算

概率论的学习和整理15: 超几何分布,二项分布,泊松分布是如何趋近收敛的?,概率论,学习

极大扩大了N,但同时让M也变大

N=100,M=95, m/n很大,图形也是基本重合的

其实是为了让 M/N 变小很多

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5 各种规律总结

5.1   1 

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5.2  2

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5.3  3

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5.4 4

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6 超几何分布,二项分布,泊松分布,三者用EXCEL模拟

6.1 简单的扩展到泊松分布


1    M,N都趋向∞时,超几何分布趋向二项分布            
2    n足够大,np固定,二项分布概率收敛于泊松分布,            
    近似成立的前提要求n足够大,而p足够小,np不是很小            
3    他们的期望都是一样的,概率分布pdf不同            
4    其中超几何分布3个参数,二项分布2个参数,泊松分布1个参数            
    M/N 趋向于P,而np=λ            
 

画图注意

为了看出明显差别,只取前5个数据做曲线比较即可

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6.2  比较整体的动态过程,增加实验次数时

  • 把数据总量S扩展到30条,
  • 手动修改实验次数可以发现动态规律
  • 那就是二项分布的PDF图形在趋向于 泊松分布

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