数学 · 统计

常见概率分布(二项/泊松/指数/正态)

Special Probability Distributions

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常见概率分布

math/probability-distributions · MATH2099
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1 为什么要给分布"起名字"

现实里的随机现象,形状反复出现:"n 次里成功几次""一小时来几个电话""身高/分数怎么分布"。统计学家给这些常见模式各起一个名字、配一条公式,这样一遇到就能直接套,不必每次从头数。这一节认识三位最常见的"分布明星"。

一个分布通常由几个参数决定形状:二项分布看 n, p,泊松看 λ,正态看 μ, σ。同一族分布,参数一变,形状随之伸缩平移。

认分布的关键不是背公式,而是认场景:它在数什么?是"成功次数"、"稀有事件计数",还是"围着平均值的连续波动"?对上场景,公式自然就该用哪条。

2 二项分布:n 次独立尝试,成功几次

投 n 次硬币、抽 n 件产品验合格、罚 n 个点球——每次只有"成功/失败"两种、成功概率都是 p、彼此独立,那么"成功次数"就服从二项分布。拖 n 和 p,看柱子怎么移动、怎么从偏斜慢慢变成对称的钟形。

二项分布 B(n, p)

10
0.50
期望 np = 5.0标准差 = 1.58
最高的柱子在 k≈np 附近(平均成功次数)。把 n 调大,即使 p 偏离 0.5,整体也越来越像钟形——这是正态分布即将登场的伏笔。

3 正态分布:那条无处不在的钟形曲线

身高、体重、考试分数、测量误差……大量"被许多小因素共同影响"的量,都呈钟形(正态)分布:中间高、两边对称衰减。它有个黄金法则——68–95–99.7:约 68% 落在 ±1σ,95% 在 ±2σ,99.7% 在 ±3σ。拖 μ(中心)和 σ(胖瘦)体会。

正态分布 N(μ, σ²)

0.0
1.0
μ 决定曲线中心位置(左右平移),σ 决定胖瘦(σ 大=矮胖、散得开;σ 小=高瘦、集中)。但无论怎么拖,曲线下总面积恒为 1,且 ±1σ 内永远约占 68%。

4 泊松分布:稀有事件,单位时间来几个

"固定时间/空间里,某稀有事件发生几次":一小时打进多少个客服电话、一页书有几个错别字、一平方米布料几个瑕疵。只要事件随机、独立、平均速率 λ 稳定,计数就服从泊松分布。拖 λ(平均发生次数)看形状。

泊松分布 Poisson(λ)

3.0
泊松的奇妙之处:期望和方差都等于 λ。λ 小(稀有)时严重右偏、扎堆在 0~2;λ 大时也逐渐变成钟形。它其实是二项分布在"n 很大、p 很小、np=λ"时的极限。

5 试三道(先想,再点)

三道题,点选项即时判;答题进度显示在右侧目录。

一句话带走:

认分布先认场景。二项 B(n,p):n 次独立"成功/失败"里的成功次数,期望 np。泊松 Poisson(λ):稀有事件单位时间计数,期望=方差=λ。正态 N(μ,σ²):无处不在的钟形,μ 定中心、σ 定胖瘦,记牢 68–95–99.7。n 大时二项、泊松都趋近正态——这背后是中心极限定理。