二项近似正态分布,二项分布的参数足够大,且p≈0.5时,二项分布和正态分布N(nq,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。
时间: 2024-11-15 13:26:31 浏览: 30
二项近似正态分布是一种特殊情况,当二项分布的试验次数(n)较大,成功概率(p)接近于0.5时,二项分布的形状会趋近于标准正态分布。这是因为当n足够大时,样本比例(q = 1 - p)也接近0.5,此时样本均值(μ = np)和方差(σ^2 = np(1-p))可以近似为n * p。因此,可以用正态分布N(μ, σ^2)来近似原本的二项分布B(n, p),尤其是对于较小偏差的情况。
比如,当n = 5、20、50和100时,如果p = 0.5,我们可以计算出μ和σ^2,然后用Python中的matplotlib库绘制出二项分布的累积分布函数(CDF)以及对应的正态分布曲线。比较结果显示,随着n的增长,二项分布与正态分布的差距逐渐减小,当n = 100时,两者几乎完全一致。
为了可视化这个过程,你可以使用以下Python代码示例:
```python
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.stats import binom, norm
# 参数设定
n_values = [5, 20, 50, 100]
p_value = 0.5
# 计算μ和σ^2
mus = n_values * p_value
sigma_squares = n_values * p_value * (1 - p_value)
# 创建x轴范围
x_range = np.linspace(0, max(n_values), num=1000)
fig, axs = plt.subplots(len(n_values), sharex=True)
for i, n in enumerate(n_values):
# 二项分布
ax = axs[i]
ax.plot(x_range, binom.pmf(x_range, n, p_value))
# 正态分布
ax.plot(x_range, norm.pdf(x_range, mus[i], sigma_squares[i]))
# 标题和标签
ax.set_title(f'n={n}')
ax.axvline(x=mus[i], color='red', label='Mean')
ax.axhline(y=norm.pdf(mus[i], mus[i], sigma_squares[i]), color='green', linestyle='dashed', label='Normal approximation')
axs[-1].legend()
plt.show()
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