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第三节
二项分布和泊松分布

离散型随机变量的特点取值是有限个可能值,而且是以确定的概率取这些值,因此,可以列出所有取值与相应的概率用表格形式表现它们的概率分布。如果一个离散型随机变量的概率分布能用一定的公式表达,就可以根据这一分布计算出随机变量任意值的概率。常用的离散型概率分布有二项分布(binomial distribution)和泊松分布(Poisson distribution)。

一、二项分布

二项分布是基于贝努里(Bernoulli)试验的分布。贝努里试验是一种重要的概率模型,是历史上最早研究的概率论模型之一,常用于率的抽样研究。有下面两个特点的试验称为贝努里试验,即:①对立性:每次试验的结果只可能是 A 。②独立重复性:每次试验的结果互不影响,且

掷币(掷正与掷反)、射击(击中与不中)、动物试验(存活与死亡)、药物疗效(有效与无效)、化验结果(阳性与阴性)等,都是在重复进行贝努里试验。

【例4-3】 某药治某病的治愈率为 p ,求治5例愈3例的概率。

解: A ={治愈}, B ={治5例愈3例}。由于 P A )= p =1- p = q ,可以得到:

一般地,若贝努里概率模型中 P A )= p ,则事件 A n 次试验出现 k 次的概率函数为:

则称 X 服从参数为 n p 的二项分布,记为 X B n p )或 X B k n p )。

二项分布的均数和方差分别为:

实际问题中,常根据贝努里概率模型判定二项总体,若 P A )= p ,则事件 A n 次试验的出现次数 X B k n p ),概率函数 是( p + q n 二项展开式的第 k +1项。

p =0.5时, ,二项分布的概率函数图是对称的。

同正态分布一样,二项分布也有分布函数 F k ),其意义是随机变量累积概率,附表8二项分布函数表列出了在 n ≤20时的累积概率。直接查附表8,概率函数 p k )化为 F k )计算,即

【例4-4】 据报道,10%的人对某药有肠道反应。为考察此药质量,任选5人服用此药。(1)若报道属实,求无肠道反应的人的概率;(2)若试验结果有多于2人出现肠道反应,试说明此药质量。

解: A ={有肠道反应}。若报道属实,则 P A )=0.1,5人服药有肠道反应的人数 X B k ;5,0.1),查附表8得到:

(1) P X =0)= F (0)=0.5905

(2) P X >2)=1- F (2)=1-0.9914=0.0086

概率0.0086很小,说明事件{ X >2}出现的可能性很小。但现在事件{ X >2}出现,则可以认为10%的人有肠道反应的报道是值得怀疑的。

二、泊松分布

法国数学家泊松(S.D.Poisson,1781-1840年)在1837年提出的一种离散型随机变量的概率分布,它用于描述“一定时间或空间区域或其他特定单位内某一事件出现的次数”,也称稀有事件的频数分布。如生三胞胎次数、患癌症人数、自然死亡人数、水中的大肠杆菌数、大气粉尘数、显微镜下微粒个数、放射粒子个数、大量产品中的次品数、摇奖中的一等奖等。泊松分布的前提条件是:①事件的发生是独立的。②事件发生的概率是稳定的。③事件发生的概率是很小的。

若随机变量 X 的概率函数为:

则称 X 服从参数为 λ 的泊松分布,记为 X P λ )或 X P k λ )。

实际问题中,贝努里试验在 n ≥50、 p ≤0.1时,可认为是泊松总体,事件 A 出现的次数 X P k λ )。在 n p 已知时取 λ = np ,在 n p 不全知时取 λ =平均数/单元。

泊松分布的均数和方差相等是 λ

附表9给出了泊松分布函数表,其意义也表示随机变量累积概率,概率函数 p k )化为 F k )计算,即 p k )= F k )- F k -1)

【例4-5】 假如新生儿发生生理缺陷的概率是1‰,如果某产院接生500名新生儿,求:(1)至少有1名新生儿有生理缺陷的概率是多少?(2)不多于2名新生儿有生理缺陷的概率是多少?

解: 设新生儿有生理缺陷的人数为 X λ = =500×1‰=0.5, X P (0.5),查附表9得:

(1)至少有1名新生儿有缺陷的概率是:

(2)不多于2名新生儿有缺陷的概率是: CnjLRi+qumcWulywACUzEfwBVGaIo9pu4GqV884OanSPYHgAnibxnjhA/GoW+XHW

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