二项分布和泊松分布参数的区间估计
二项分布、泊松分布的关系
二项分布、泊松分布的关系二项分布和泊松分布是概率论中两个重要的离散概率分布。
它们在实际问题中经常被用来描述随机事件的发生情况，尤其是在计算事件发生次数的概率时。
本文将从概念定义、特点、应用场景等方面介绍二项分布和泊松分布的关系。
一、概念定义1. 二项分布：简单来说，二项分布是指在n次独立重复试验中，成功事件发生的次数服从的概率分布。
其中，每次试验只有两个可能的结果，成功和失败，成功事件发生的概率为p，失败事件发生的概率为1-p。
这些独立重复试验的结果是互相独立的，且每次试验的成功概率不变。
2. 泊松分布：泊松分布是指在一定时间或空间范围内，某事件发生的次数服从的概率分布。
泊松分布的特点是事件发生的概率是相等的，且事件之间是独立的。
泊松分布的参数λ表示单位时间或单位空间内事件发生的平均次数。
二、特点对比1. 参数不同：二项分布的参数是试验次数n和成功概率p，而泊松分布的参数是事件发生的平均次数λ。
2. 取值范围不同：二项分布的取值范围是0到n，表示成功事件发生的次数；泊松分布的取值范围是0到无穷大，表示事件发生的次数。
3. 分布形态不同：二项分布呈现出明显的对称性，随着试验次数的增加，其形态逐渐趋于正态分布；泊松分布呈现出右偏的形态，随着参数λ的增大，其形态逐渐趋于对称。
三、关系解释1. 二项分布是泊松分布的一个特例：当试验次数n趋于无穷大，成功概率p趋于0，使得λ=np保持不变时，二项分布近似于泊松分布。
这是因为在大量独立重复试验中，每次试验成功的概率很小，但整体成功的次数还是有一定规律可循的，符合泊松分布的特点。
2. 泊松分布是二项分布的极限情况：当试验次数n趋于无穷大，成功概率p趋于0，使得λ=np保持不变时，二项分布近似于泊松分布。
这是因为泊松分布是用来描述单位时间或单位空间内事件发生次数的概率，当试验次数趋于无穷大时，单位时间或单位空间内事件发生次数也趋于无穷大，符合泊松分布的特点。
四、应用场景1. 二项分布的应用场景：二项分布常用于描述离散的二元事件，比如抛硬币的结果、赌博中的输赢、商品的合格率等。
二项分布与泊松分布比较
二项分布与泊松分布比较二项分布与泊松分布是概率论中常见的两种离散概率分布，它们在实际问题中有着广泛的应用。
本文将对二项分布和泊松分布进行比较，分析它们的特点、适用范围以及优缺点，帮助读者更好地理解和应用这两种分布。
一、二项分布二项分布是最基本的离散概率分布之一，描述了在一系列独立重复的伯努利试验中成功的次数。
在每次试验中，事件发生的概率为p，不发生的概率为1-p。
若进行n次试验，成功的次数为X，则X服从参数为n和p的二项分布，记为X~B(n,p)。
二项分布的概率质量函数为：P(X=k) = C(n,k) * p^k * (1-p)^(n-k)，其中C(n,k)表示组合数。
二项分布的期望和方差分别为E(X) = np，Var(X) = np(1-p)。
二项分布适用于满足以下条件的问题：1）进行n次独立重复的伯努利试验；2）每次试验只有两种可能的结果；3）每次试验中成功的概率为常数p。
二、泊松分布泊松分布描述了单位时间或单位空间内随机事件发生的次数，适用于描述低概率事件在长时间或大空间内的发生情况。
泊松分布的参数λ表示单位时间或单位空间内事件的平均发生率。
泊松分布的概率质量函数为：P(X=k) = (λ^k * e^(-λ)) / k!，其中e为自然对数的底。
泊松分布的期望和方差均为E(X) = Var(X) = λ。
泊松分布适用于满足以下条件的问题：1）事件在时间或空间上是独立分布的；2）事件在任意非重叠的时间或空间区间内的发生概率相等；3）事件的平均发生率λ是已知的。
三、二项分布与泊松分布的比较1. 适用范围：二项分布适用于描述有限次独立重复试验中成功次数的分布，适用于成功概率固定的情况；而泊松分布适用于描述单位时间或单位空间内事件发生次数的分布，适用于事件发生率很低的情况。
2. 参数设定：二项分布需要设定试验次数n和成功概率p两个参数；泊松分布只需要设定平均发生率λ一个参数。
3. 连续性：二项分布是离散分布，描述的是离散的事件发生次数；泊松分布是连续分布，描述的是连续的事件发生情况。
泊松分布与二项分布的关系
泊松分布与二项分布的关系在统计学中，泊松分布和二项分布都是常见的概率分布类型。
虽然它们看起来非常不同，但实际上它们之间存在一定的联系和相互影响。
本文将讨论泊松分布和二项分布之间的关系，并探讨它们在实际问题中的应用。
首先，让我们来了解一下泊松分布和二项分布的定义和特点。
泊松分布是一种用于估计在特定时间或空间内某事件发生的次数的离散概率分布。
它的概率质量函数如下：P(X=k) = (λ^k * e^-λ) / k!其中，λ是事件发生频率的参数，k是事件发生的次数，e是自然对数的底数。
而二项分布则是一种用于描述在n次试验中，成功次数的概率分布。
它的概率质量函数为：P(X=k) = C(n,k) * p^k * (1-p)^(n-k)其中，n是试验次数，k是成功次数，p是单次试验成功的概率，C(n,k)是组合数。
二项分布可以看作是将n次独立的伯努利试验加和得到的结果，因此也称为伯努利分布之和。
而泊松分布则是在极大n的情况下，二项分布的近似值。
通常情况下，n都很大且p较小的时候二项分布就可以近似为泊松分布，这个规律被称为泊松定理。
那么，我们来看一下泊松分布和二项分布的关系具体是如何体现的。
在实际问题中，我们往往需要推测某一事件在一定时间或者空间中发生的次数。
如果我们知道了该事件的发生概率p和该时间或空间内事件的频率λ，我们可以使用二项分布或者泊松分布进行估计。
当n很大p很小时，我们可以使用泊松分布，即：P(X=k) = (e^-λ * λ^k) / k!而当n相对较小或p较大时，则需要使用二项分布计算成功或失败的概率，再根据概率推出发生次数的期望值。
另外，泊松分布也是一种极限分布，它可以解释一些实际现象。
比如，在大型超市里，商品的销售数量一般是服从泊松分布的，即售出数量与时间和地点无关，只与其具体的特性有关。
同样，在医院里，急诊室的病人数量也是服从泊松分布的，即在一段时间内出现病人的数量与该时间的长度无关。
二项分布与泊松分布的应用
在物理学中，泊松分布 也被用于描述放射性衰 变的期望值，例如式为：DX = λ
方差可以用来衡量随机事件的波 动程度
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
方差的计算需要考虑随机事件的 概率和频率
在泊松分布中，方差与期望值λ相 等
适用场景的对比
计算成功次数
定义：二项分布是描述在n次独立 重复的伯努利试验中成功次数的 概率分布。
公式：X~B(n,p)，其中X表示成 功次数，n表示试验次数，p表示 每次试验成功的概率。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
应用场景：例如，在n次抛硬币试 验中，计算正面朝上的次数。
泊松分布与二项分布的关系：当n 很大，p很小，且np=λ（λ为常 数）时，二项分布近似于泊松分 布。
泊松分布的应用范 围广泛，包括物理 学、生物学、医学 、经济学等领域。
在实际应用中，泊 松分布可以通过数 学公式和概率图来 描述随机事件的概 率分布情况。
计算随机事件的概率
泊松分布适用于 描述单位时间内 随机事件的概率 分布情况
泊松分布的参数 λ表示单位时间 内随机事件的平 均发生率
通过泊松分布， 可以计算出随机 事件发生的具体 概率
注意事项：当n很大或者p很小时，二项分布可能会呈现出泊松分布的特性
与泊松分布的关系：当n充分大且p充分小时，二项分布近似于泊松分布
描述随机事件的概率模型
泊松分布适用于在 一定时间内随机事 件的概率分布，如 单位时间内随机事 件发生的次数。
泊松分布在二项分 布的基础上，考虑 了随机事件的独立 性和成功概率，从 而更准确地描述随 机事件。
二项分布与泊松分布在参数取值范围上也有所不 同，二项分布的参数p取值范围为0<p<1，而泊 松分布的参数λ可以取任意正值。
06二项分布及泊松分布
●Bernoulli 试验（Bernoulli T est）：将感兴趣的事件A出现的试验结果称为“成功”，事件A不出现的试验结果称为“失败”，这类试验就称为Bernoulli 试验●二项分布（binomial distribution）：是指在只会产生两种可能结果如阳性或阴性之一的n次独立重复试验中，当每次试验的阳性概率π保持不变时，出现阳性次数X=0,1,2，…，n的一种概率分布。
●Poisson分布（Poisson distribution）：随机变量X服从Poisson分布式在足够多的n次独立试验中，X取值为1,2,…,的相应概率为…的分布。
★二项分布成立的条件：①每次试验只能是互斥的两个结果之一；②每次试验的条件不变；③各次试验独立。
★二项分布的图形：当∏=0.5，二项分布图形是对称的，当∏不等于0.5，图形是偏态的，随着n增大，图形趋于对称。
当n趋于无穷大时，只有∏不太靠近0或者1，二项分布近似正态分布。
★二项分布的应用总体率的区间估计，样本率与总体率比较，两样本率的比较★Poisson 分布的应用总体均数的区间估计，样本均数与总体均数的比较，两个样本均数的比较：两个样本计数均较大时，可根据Poisson 分布的正态近似性对其进行u 检验。
★Poisson 分布成立的条件：①平稳性：X 的取值与观察单位的位置无关，只与观察单位的大小有关；②独立增量性：在某个观察单位上X 的取值与前面各观察单位上X 的取值无关；③普通性：在充分小的观察单位上X 的取值最多为1。
Poisson 分布，X～P（μ），X 的均数μX =μ，X的方差σ2 =μ，X的标准差σX★Poisson分布的性质1、总体均数λ与总体方差相等是泊松分布的重要特点。
2、当n增大，而∏很小，且n∏=λ总体均数时，二项分布近似泊松分布。
3、当总体均数增大时，泊松分布渐近正态分布，一般而言，总体均数》20时，泊松分布资料做为正态分布处理。
二项分布与泊松分布
正态分布，； 当n足够大，但π很小时，如n≥100而π<0.1或π>0.9时
，二项分布近似于泊松分布。
样本率均数 样本率标准差
p
x
n
n
n
pnx
n(1)
n
(1)
n
样本率p的标准差
pnx
n(1)
n
(1)
二项分布（binomial distribution）
贝努利试验列中成功次数k的概率为： P(X=k)=Cnk πk (1-π)n-k (0<π<1) ，
k=0 , 1 , …，n， 而 Cnk πk (1-π)n-k 二 项 式 恰 好 是 牛 顿 展 开 式 ((π+(1-π)) n的项，故又称为二项分布。
二项分布与泊松分布
n重贝努利试验
在同一条件下独立重复n次试验，每次试验只 有两个可能的对立结果，A与非A , 如成功与 失败 , 其概率P（A）=π , (0< π<1) , 则称这 一系列独立重复试验为n重贝努利试验（贝努 利试验序列）。
n重贝努利试验的三个条件
（1）每次试验只有两个可能的对立结果， A与非A （2）每次试验的条件不变，即每次试验中， 结果A发生的概率P（A）=π （3）各次试验独立，即任一次试验结果与 其它次试验结果无关。
医学中Poisson分布
单位时间（空间、面积）内某稀有事件 发生次数的分布。
如研究细菌、某些血细胞、粉尘等在单 位面积或容积内计数结果的分布，放射 性物质在单位时间内放射出质点数的分 布，在单位空间中某些野生动物或昆虫 数的分布，在一定人群中某种低患病率 的非传染性疾病患病数或死亡数分布。
二项分布与泊松分布公式概览与详解
二项分布与泊松分布公式概览与详解一、二项分布的公式概览与详解二项分布是概率论中的一种离散概率分布，用于描述在n次独立重复试验中成功的次数。
它的概率质量函数可以表示为：P(X=k) = C(n, k) * p^k * (1-p)^(n-k)其中，X表示成功的次数，k表示具体的成功次数（0≤k≤n），n表示总的试验次数，p表示每次试验成功的概率，C(n,k)表示组合数。
该公式中的组合数C(n, k)可以用以下公式计算：C(n,k)=n!/[k!(n-k)!]二项分布的公式可以用于计算在一定的概率下，进行一系列独立重复试验中成功次数的分布情况。
比如，在一个公平的硬币实验中，进行10次抛掷硬币，每次抛掷正面朝上的概率为0.5，我们可以利用二项分布公式计算在这10次抛掷中正面朝上的次数为1、2、3等的概率分布情况。
二、泊松分布的公式概览与详解泊松分布是在离散空间上定义的一种概率分布，用于描述在一定时间或空间区间内随机事件发生的次数。
它的概率质量函数可以表示为：P(X=k) = (λ^k * e^(-λ)) / k!其中，X表示随机事件发生的次数，k表示具体的发生次数，λ表示在一定时间或空间区间内平均每单位时间或空间发生的次数。
对于泊松分布，其平均值和方差都等于λ。
这意味着泊松分布可以很好地描述那些事件发生率较低，但难以精确预测每次事件的具体发生时间或空间位置的情况。
比如，用来描述单位时间内平均发生1次交通事故的情况，我们可以利用泊松分布的概率质量函数计算在单位时间内发生0次、1次、2次等交通事故的概率分布情况。
三、二项分布与泊松分布的联系与区别在一些特定的情况下，二项分布和泊松分布之间存在联系。
当进行二项分布的试验次数n较大，每次试验成功的概率p较小，而成功次数np约等于一个较小的常数λ时，二项分布可以近似地用泊松分布来描述。
这是因为在这种情况下，二项分布的计算较为复杂，而泊松分布的计算则相对简单。
另外，泊松分布可以看作是二项分布的一种特殊情况，即当试验次数无穷大、每次试验成功的概率无穷小时，可以用泊松分布来近似表示。
二项分布与泊松分布参数的区间估计
二项分布与泊松分布参数的区间估计一、二项分布的参数估计二项分布是一种离散型概率分布，适用于一次试验中只有两个可能结果的情况，如抛硬币、掷骰子等。
在二项分布中，参数p表示成功的概率，n表示试验次数，X表示成功的次数。
在实际问题中，可以通过对样本进行观测，来估计二项分布的参数p。
设样本总数为N，其中成功的次数为n。
首先，我们可以计算样本中成功的比例估计值p'=n/N，称为样本比例。
根据大数定律，当N充分大时，样本比例p'趋近于成功概率p。
为了对p进行区间估计，常用的方法是使用二项分布的置信区间。
假设样本比例服从正态分布，根据格林估计法，二项分布的置信区间为：p' ± Z * sqrt(p' * (1 - p') / N)其中，Z是标准正态分布的分位数，代表置信水平的选择，N是样本总数。
二、泊松分布的参数估计在实际问题中，可以通过对样本进行观测，来估计泊松分布的参数λ。
设样本总数为N，其中事件发生的次数为n。
根据大数定律，当N充分大时，样本事件发生的平均发生率n/N趋近于参数λ。
为了对λ进行区间估计，常用的方法是使用泊松分布的置信区间。
假设样本事件发生的平均发生率服从正态分布，根据格林估计法，泊松分布的置信区间为：λ' ± Z * sqrt(λ' / N)其中，Z是标准正态分布的分位数，代表置信水平的选择，N是样本总数。
需要注意的是，对于二项分布和泊松分布的参数估计，以上所述的置信区间都基于大样本的情况。
当样本量较小时，可以采用Wilson方法或Agresti-Coull方法进行参数估计。
综上所述，二项分布和泊松分布的参数估计涉及到样本比例和样本事件平均发生率的计算，然后使用置信区间来估计参数的范围。
这对于对概率分布的参数进行推测和决策具有重要的意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.泊松分布参数 的区间估计
设总体X服从参数为λ的泊松分布， 为总体的一个样本，则有：
x1 , x2 ,L , xn
P{X k} k e ,
k!
E( X ) , D( X )
k 0,1, 2,L
E( x)
1 E(
n
n i 1
xi
)
,
D( x)
u / 2 } 1
n
P{ p u / 2
p(1 p) n P p u / 2
p(1 p) } 1
n
所以总体率P的
的置1信区间为：
p u / 2
p(1 n
p)
P
p u / 2
p(1 p) n
p u / 2
1.总体率与样本率的定义
总体率:设总体的容量为N,其中具有某种特点的个体数为M,则称
P M N
为具有某种特点的个体的总体率。
置信区间
样本率:设总体中抽取容量为n的样本，其中具有某种特点的个体数为m,则 称
p m n
为具有某种特点的个体的样本率。
2.二项分布总体率 P 的区间估计
推导过程：
Q p m ~ N (P, P(1 P))
X
XX
X
n u0.05/ 2 n , n u0.05/ 2 n (553.9, 574.7)
二、小样本精确估计法
1.二项分布总体率 P 的区间估计 例5-14.给10只同品系的动物分别注射某药物，结 果有4只死亡，试求总体死亡率的99%置信区间.
解：n=10为小样本，不宜采用正态近似法。
p(1 n
p) ,
p
u / 2
p(1 p) n
大样本正态近似法
例5-11.对100只小鼠给予有机磷农药100mg/kg灌胃后 有80只死亡,试求给予该有机农药100mg/kg灌胃引起 小鼠死亡率的95%置信区间.
解：
Q
n
100,
p
80 100
0.80,
0.05, u0.05/ 2
n
x u
2
S, n
x u
2
S
n
2 已知 2 未知
大样本非正态总体
2.正态总体方差 的置信区间2
(n 1)S 2
2
(n
1)
2
,
(n 1)S 2
2 1
(n
1)
2
第五章 参数估计
第三节 二项分布和泊松分布参数的区间估计
x/n
令：
n
X
X
xi x
i 1
n
（近似服从） （近似服从）
（近似服从）
u X / n ~ N (0,1), n
X /n
对于给定的 查标1 准正态分布双侧临界值表：
（近似服从）
P{u / 2 u u / 2 } 1
P{u / 2
复习1：
1.参数点估计
(1)矩估计法
(2)最大似然估计法
2.估计量的判别标注
(1)无偏性 (2)有效性 (3)一致性
复习2：
1.正态总体均值 的置信区间
x
u
/
2
n , x u / 2
n
S
S
x t (n 1)
2
n
,
x
t
2
(n
1)
X
/n
X /n
u / 2 } 1
X P{ n u / 2
X n
X n
u / 2
X }1
n
所以总体参数 λ 的置信区间为：
X n u / 2
X n
X n
u / 2
X n
X
XX
X
n u / 2 n , n u / 2 n
所以总体参数 nλ 的置信区间为：
X u /2 X , X u /2 X
例5-13.用计数器记录某放射性标本的脉冲数，已知 20分钟的读数为11286，试求20分钟内总脉冲数和每 分钟平均脉冲数的95%置信区间。
20
解： Q X xi 11286, n 20, 0.05, u0.05/ 2 1.96 i 1 所以20分钟内总脉冲数的95%置信区间为： X u0.05/ 2 X , X u0.05/ 2 X (11078,11494) 每分钟平均脉冲数的95%置信区间为：
1.96;
p(1 p)
p(1 p)
p u / 2
n , p u / 2
n
0.8 1.96
0.8(1 0.8) , 0.8 1.96 100
0.8(1 0.8) 100
0.722,0.878
主要内容
一、大样本正态近似法 二、小样本精确估计法
一、大样本正态近似法
例5-11.对100只小鼠给予有机磷农药100mg/kg灌胃后 有80只死亡,试求给予该有机农药100mg/kg灌胃引起 小鼠死亡率的95%置信区间.
样本死亡率: 总体死亡率:
p 80 0.80 100
P
95%置信区间
Qn 10, m 4, 0.01
查附表8可得总体率P的置信区间的上下限： 上限：0.809，下限：0.077 所以总体率 P 的99%置信区间为:(7.7%,80.9%)
2.泊松分布参数 λ 的区间估计 例5-15.用一种培养基培养某种细菌，经过一段时间 后的菌落有12个，试估计同样条件下该菌落数的99% 置信区间.
1 D(
n
n i 1
xi )
n
x
1 n
n i 1
xi
~
N ( , ),
n
n
（近似服从）
x
1 n
n i 1
xi
~
N ( , ),
n
n
u x ~ N(0,1), n /n
Q
x
1 n
n i 1
xi
u x ~ N(0,1), n
n
n
u p P ~ N (0,1) P(1 P)
n
m
QP p
n
u
p P ~ N (0,1)
p(1 p) n
Qu
p P ~ N (0,1) p(1 p)
n
对于给定的 查标1 准正态分布双侧临界值表：
P{u / 2
p P p(1 p)