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超几何分布与二项分布的核心区别 应用场景 + 计算方式全解析

  超几何分布与二项分布的区别 有什么不同

  超几何分布适用于从一个无限大的总体中进行有放回抽样。这意味着每次抽取后,样本会被放回总体,因此每次抽取的概率都是独立的。超几何分布适用于从一个有限的总体中进行无放回抽样。这意味着每次抽取后,样本不会被放回总体,因此每次抽取的概率会受到之前抽取结果的影响。

  1 超几何分布与二项分布的区别

  超几何分布和二项分布都是离散型概率分布,用来描述一系列试验中成功的次数。但它们在应用场景和计算方式上有着显著区别。

  1.1 应用场景

  二项分布:适用于从无限大总体中进行有放回抽样,也可适用于有限总体有放回抽样的情况,每次抽取后样本被放回总体,因此每次试验的概率相互独立、保持恒定。例如,连续抛硬币 15 次,每次正面朝上的概率均为 0.5.且各次抛投结果互不影响。

  超几何分布:适用于从有限的总体中进行无放回抽样,每次抽取后样本不被放回总体,因此后续抽取的概率会受之前抽取结果的影响。例如,从包含 12 个红球和 8 个白球的盒子中,无放回抽取 5 个球,随着红球或白球的抽出,剩余球的构成发生变化,后续抽到红球、白球的概率也会随之改变。

  1.2 计算方式

  二项分布:使用二项式定理进行计算。公式为:P(X=k)=Cnk⋅pk⋅(1−p)n−k,其中 n 为试验次数,k 为成功的次数,p 为单次试验成功的概率,Cnk为组合数。

  超几何分布:通过组合运算进行计算。公式为:P(X=k)=CNnCKk⋅CN−Kn−k,其中 N 为总体的个数,K 为总体中成功的个数,n 为样本的大小,k 为样本中成功的个数,且 n≤N。

  1.3 主要区别

  总体大小:二项分布假设总体为无限大,或有限总体有放回抽样时可近似看作独立试验;而超几何分布的总体为有限且固定的。

  抽样方式:二项分布采用有放回抽样;而超几何分布采用无放回抽样。

  概率变化:二项分布中,每次试验的成功概率固定且相互独立;而超几何分布中,每次抽取的概率会因前次抽取结果发生变化,试验结果不独立。

  2 超几何分布与二项分布有什么不同

  二项分布、几何分布、超几何分布的异同:它们均用于描述离散型概率分布,且均基于伯努利试验的基本特征。

  二项分布:描述重复 n 次独立的伯努利试验中,恰好发生 k 次成功事件的概率。

  几何分布:描述重复伯努利试验中,直到第 k 次才首次出现成功事件的概率。

  超几何分布:描述在总数为 N 的总体中,有 M 个特定种类的个体,无放回抽取 n 个个体时,恰好抽到 k 个该特定种类个体的概率。

  抽取 n 个个体,恰好有 k 个特定种类的组合数为:C(M,k)⋅C(N−M,n−k)抽取 n 个个体,所有可能的组合数为:C(N,n)超几何分布的概率公式为:P(x=k)=C(N,n)C(M,k)⋅C(N−M,n−k)

  超几何分布跟二项分布的核心区别:超几何分布在无放回抽取 n 个个体的过程中,抽得特定种类个体的概率会持续变化,但抽完后每一种组合的发生概率均等;而二项分布是重复 n 次独立的伯努利试验,每次试验的成功概率始终保持不变。

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