這個計算器的功能
這是一款以二項分布為核心的純數學機率工具。它能告訴你:在 \(n\) 次互相獨立的試驗中,若每次試驗成功的機率為 \(p\),那麼某個特定結果恰好出現 \(m\) 次的可能性有多高。最經典的例子就是擲一顆公正的六面骰:每擲一次,指定的某一面出現的機率都是 \(p = 1/6\)。不過這套數學是通用的——只要每次試驗的成功機率落在 0 到 1 之間都適用,舉凡擲硬幣、罰球命中、產品瑕疵率等情境皆可套用。
使用方式
請輸入試驗次數 n(1 到 500)、每次試驗的成功機率 p,以及目標成功次數 m。p 可以輸入小數,例如 0.1667,也可以輸入分數,例如 1/6,計算器會自動將分數換算為小數。請特別注意:p 是介於 0 到 1 之間的機率,不是百分比——要輸入 1/6,而不是 16.67。計算結果會顯示 \(P(X = m)\),並附上完整的分布表,列出 m 從 0 到 n 的每一個 \(P(X = m)\)、累積機率 \(P(X \le m)\) 與 \(P(X \ge m)\)、平均數,以及變異數。
公式說明
恰好成功 m 次的機率為
$$P(X = m) = \binom{n}{m} \cdot p^{m} \cdot (1 - p)^{n - m}$$其中 \(\binom{n}{m} = \dfrac{n!}{m!\,(n - m)!}\) 是二項係數(即「從 n 個中選 m 個」)。平均數為 \(\mu = n\cdot p\),變異數為 \(\sigma^{2} = n\cdot p\cdot (1 - p)\)。當 n 很大時,計算器會改用對數伽瑪函數(log-gamma)在對數空間中運算,以避免階乘數值溢位。
實例演算
擲骰 \(n = 10\) 次,某個指定的面恰好出現 \(m = 2\) 次的機率是多少?此處 \(p = 1/6\)。\(\binom{10}{2} = 45\),\(p^{2} = 1/36 \approx 0.027778\),而 \((5/6)^{8} \approx 0.232557\)。因此
$$P(X = 2) = 45 \times 0.027778 \times 0.232557 \approx 0.29071$$約為 29.07%。平均數為 \(10/6 \approx 1.667\),變異數為 \(10 \times (1/6) \times (5/6) \approx 1.389\)。
常見問題
p 是百分比嗎?不是。p 是介於 0 到 1 之間的機率。以骰子的某一面為例,請輸入 1/6 或約 0.1667,而不是 16.67。
「至少出現一次」的機率怎麼算?使用 \(P(X \ge 1) = 1 - P(X = 0)\)。以擲 3 顆骰子、出現某個指定面為例:\(1 - (5/6)^{3} = 1 - 0.578704 \approx 0.4213\),約為 42.13%。
為什麼表中所有機率加起來等於 1?每次完整的試驗,成功次數必定是 0 到 n 之間的某個值,因此這些互斥結果的機率總和必然恰好等於 1——這正好可以拿來檢驗計算是否正確。