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输入计算

数学公式

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结果

均值(期望值)
5
μ = np
方差 (σ²) 2.5
标准差 (σ) 1.5811

这个计算器能做什么

本工具用于计算二项分布的三个核心描述指标:均值(期望值)、方差和标准差。二项分布描述的是在固定次数的独立试验中成功出现的次数,其中每次试验成功的概率都相同。它适用于任何符合这一条件的情形——抛硬币、质量抽检、问卷的是非选项,或任何重复 n 次的「是/否」实验。

如何使用

填入试验次数 \(n\)(一个正整数)以及每次试验的成功概率 \(p\)(介于 0 到 1 之间的数值)。计算器会立即给出均值、方差和标准差。

公式详解

对于参数为 \(n\) 和 \(p\) 的二项分布:

均值为 \(\mu = np\),即期望出现的成功次数。方差为 \(\sigma^{2} = np(1-p)\),用来衡量结果的离散程度。标准差为 \(\sigma = \sqrt{np(1-p)}\),即方差的平方根,与成功次数采用相同的单位。

$$\mu = n\,p, \qquad \sigma^{2} = n\,p\,(1-p), \qquad \sigma = \sqrt{n\,p\,(1-p)}$$$$\text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} n &= \text{Number of trials} \\ p &= \text{Probability of success} \end{aligned} \right.$$
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标注了均值和标准差的二项分布柱状图
以均值 \(\mu\) 为中心、用标准差 \(\sigma\) 衡量离散程度的二项分布。

实例演示

假设你抛一枚均匀的硬币 10 次,则 \(n = 10\)、\(p = 0.5\)。均值为 $$\mu = 10 \times 0.5 = 5$$ 即期望出现 5 次正面。方差为 $$\sigma^{2} = 10 \times 0.5 \times 0.5 = 2.5$$ 标准差为 $$\sigma = \sqrt{2.5} \approx 1.5811$$ 也就是说,你大约会出现 5 次正面,上下浮动约 1.58 次。

常见问题

p 的取值范围是多少?成功概率 \(p\) 必须介于 0 到 1 之间(含端点)。超出该范围的数值会被自动限制在区间内。

为什么方差在 p = 0.5 时最大?乘积 \(p(1-p)\) 在 \(p = 0.5\) 时取得最大值,因此不确定性(离散程度)此时达到峰值,而当 \(p\) 趋近 0 或 1 时则逐渐缩小至 0。

是否需要 n 很大才能用?不需要。公式 \(\mu = np\) 和 \(\sigma = \sqrt{np(1-p)}\) 对任意 \(n \geq 1\) 都是精确成立的;只有当你想用正态分布去近似二项分布时,才需要较大的 \(n\)。

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