二项近似正态分布,二项分布的参数n 足够大,且p≈0.5时,二项分布和正态分布 N(np,npq)近似,分别绘制n=5,20,50,100的二项分布概率密度,并与对应的正态分布的概率密度进行比较。 使用R语言
时间: 2024-11-16 08:27:44 浏览: 15
泊松分布作为二项分布的近似-管理统计学课件
二项近似正态分布(Binomial to Normal Approximation)是指当二项试验次数(n)很大,每次成功的概率(p)接近0.5时,二项分布可以很好地用标准正态分布来近似。这是因为此时二项分布满足中心极限定理的条件,即np和n(1-p)都接近常数,使得其均值np和方差np(1-p)接近。
在R语言中,你可以通过`binom`函数生成二项分布的随机变量,然后利用`dnorm`函数计算正态分布的概率密度,再将它们画在同一张图上进行对比。以下是基本步骤:
1. 首先安装并加载必要的包,如`ggplot2`用于绘图:
```R
install.packages("ggplot2")
library(ggplot2)
```
2. 定义n的值和p的近似值:
```R
n_values <- c(5, 20, 50, 100)
p_value <- 0.5
```
3. 计算二项分布的均值(mu)和标准差(sd),以及对应的正态分布参数:
```R
binom_params <- data.frame(
n = n_values,
mu = n_values * p_value,
sd = sqrt(n_values * p_value * (1 - p_value))
)
normal_params <- binom_params$mu, binom_params$sd
```
4. 使用`seq(from = 0, to = 1, by = 0.01)`创建x轴的范围,这将是概率密度的评估点:
```R
x_axis <- seq(from = 0, to = 1, length.out = 1000)
```
5. 生成二项分布的概率密度:
```R
binom_density <- sapply(binom_params$n, function(n) dbinom(x = x_axis, size = n, prob = p_value))
```
6. 生成正态分布的概率密度:
```R
normal_density <- dnorm(x = x_axis, mean = normal_params[1], sd = normal_params[2])
```
7. 绘制比较图:
```R
df <- bind_cols(binom_params, normal_density = normal_density, binom_density = binom_density)
ggplot(df, aes(x = x_axis, y = ..density..)) +
geom_line(aes(group = factor(n), color = factor(n)), size = 1) +
geom_line(data = subset(df, variable == "normal_density"), aes(color = "Normal approximation")) +
labs(title = "Comparison of Binomial and Normal Distributions",
x = "Probability", y = "Density",
color = "Number of trials (n)") +
theme_minimal()
```
运行以上代码后,你会看到一张图表,显示了n值分别为5、20、50和100时的二项分布和对应的正态分布概率密度,直观地显示出随着n增大,二项分布越来越接近正态分布。
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