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SPM Tuition
附加数学 · 在限制条件下选择概率模型

重复的事件为什么不一定是二项

同一个事件重复了几次,你就用了 B(n, p),分数还是丢了。

二项模型需要的不只是重复的事件。试验次数要固定,每次只有两种结果,概率每次相同,而且互相独立。

这一课属于选择合适的概率模型。如果这些条件对你还很陌生,先读认出二项分布的条件。

同一次抽取怎么会有两个答案?

看一个原创的例子。一个盒子里有 12 颗糖,其中 5 颗是红色。一颗一颗地取出 3 颗,X 是红糖的数量。

情况 A:有放回。 每取一颗就放回去再取下一颗。每次取到红糖的概率都是 5/12,而且各次独立,所以 X ~ B(3, 5/12)。

P(X = 3) = (5/12)³ = 125/1728 ≈ 0.0723

情况 B:无放回。 取出来的糖不放回去。取走一颗红糖之后,11 颗里只剩 4 颗红糖。

P(X = 3) = (5/12) × (4/11) × (3/10) = 60/1320 = 1/22 ≈ 0.0455

两个答案不同,因为每拿走一颗红糖,取到红糖的概率就下降。情况 B 不满足概率不变的条件,所以用二项公式会把答案高估。

重复的事件有哪几种失败方式?

按顺序检查条件,很快就能发现问题。

条件 要问的问题 不成立的例子
试验次数固定 开始之前 n 就确定了吗? 掷骰子,直到第一次出现 6
两种结果 每次试验不是成功就是失败吗? 记录每次掷骰子的点数(六种结果)
概率不变 每次的 p 都相同吗? 无放回地抽糖
互相独立 一次的结果会影响下一次吗? 一位球员命中后更有信心,下一次投篮受到影响

第一行值得多看一眼。“掷到第一次出现 6 为止”虽然重复了事件,但 n 不固定,所以掷的次数不是二项。

最容易丢分的地方

常见的失误,是看到“三颗糖”和“12 颗里有 5 颗红糖”,就写成 X ~ B(3, 5/12),却没有读清楚糖是怎样取出来的。解题过程看起来很整齐,所以看不出有什么不对。

步骤 错误 正确
读取样的方式 (跳过) “一颗一颗取,不放回”
检验 p 是否不变 直接假设 5/12,然后 4/11,然后 3/10:不是常数
模型 B(3, 5/12) 把条件概率相乘
P(X = 3) 0.0723 0.0455

补救的办法,是在题目里把说明试验怎样进行的那句话划线,例如“放回”“从一大批中随机抽取”或“独立地”。这句话决定模型适不适用。

自己试试

一个盒子里有 10 支笔,其中 4 支是蓝色。一支接一支地取出 2 支,不放回。设 X 为蓝笔的数量。说明 X 为什么不是二项,并求 P(X = 2)。

答案

笔没有放回,所以取到蓝笔的概率从 4/10 变成第二次的 3/9。两次抽取不独立,所以 X 不是二项。

P(X = 2) = (4/10) × (3/9) = 12/90 = 2/15 ≈ 0.133。

作为对比,错误地用二项会得到 (4/10)² = 0.16。

下一步学什么

模型对了之后,有一个常用的捷径值得认识。接着学用补集简化“至少”的概率,再试这个主题的练习。

如果希望老师给你隐藏了不成立条件的题目,可以了解附加数学一对一线上补习。

常见问题

事件重复了 n 次,就一定是二项吗?

不是。光是重复还不够,试验还要只有两种结果、每次概率相同,并且互相独立。只要有一项不成立,即使代数没错,二项公式也会得出错误的答案。

为什么无放回的抽取通不过检验?

每抽一次,剩下的东西就变了,所以成功的概率每次不同,各次抽取也互相影响。概率不变和互相独立两个条件同时不成立。

总数很大的时候还能用二项吗?

有时每次抽取造成的变化很小,二项只是很接近的近似。SPM 的题目通常会说明模型,或给出很小的总数,所以要按题目写明的条件来做,不要自己假设。

一看到事件重复就用 B(n, p)?一对一补习的老师可以给学生条件悄悄不成立的题,看他漏掉了哪项检验。

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