二项分布

Binomial Distribution) XB(n,p

Pn(k)=P{X=k}=B(k,n,p)=Cnkpkqnk

期望E(X)=np
方差D(X)=np(1p)

出现的项恰好为二项式定理的二项式系数,故称 二项分布

两点分布

当二项分布 n=1 时,为两点分布/0-1 分布/伯努利分布
XB(1,p)

P(X=x)=px(1p)1x

期望E(X)=p
方差D(X)=p(1p)

公平硬币与正态近似

若进行 N 次公平硬币投掷,令 X 为正面次数,则

XB(N,12),P(X=k)=(Nk)12N.

它的均值和方差为

E[X]=N2,Var(X)=N1212=N4.

N=3 时,0,1,2,3 次正面的概率为

P(X=0,1,2,3)=18(1,3,3,1),

所以平均正面数是

E[X]=018+138+238+318=1.5.

N=4 时,0,1,2,3,4 次正面的概率正好是二项式系数归一化:

P(X=0,1,2,3,4)=116(1,4,6,4,1).

这个离散分布以 N/2 为中心,标准差为 N/2。标准化后

Z=XN/2N/2,

N 增大时趋近标准正态分布,这就是 De Moivre-Laplace 型的中心极限定理

中心概率与 Stirling 近似

N 为偶数时,中心点 X=N/2 的概率为

P(X=N/2)=12NN!(N/2)!(N/2)!.

利用 Stirling 公式

N!2πN(Ne)N

可得

P(X=N/2)2πN=12πσ,σ=N2.

这与均值 N/2、方差 N/4 的正态近似在中心处的密度高度相匹配。

使用边界