1. 基本定义

二项分布用于描述如下类型的实验:

  • 重复进行 Bernoulli Distribution 实验
  • 每次实验只有 两个结果(成功/失败)
  • 每次实验的成功概率是
  • 目标变量 是“成功的次数”

我们记作:


2. 场景直觉(以抛硬币为例)

抛 5 次硬币,问出现 2 次正面的概率是多少?

  • 每个序列(如:HTHTT)出现的概率都是
  • 出现 2 个正面的序列总共有 10 种
  • 所以:

3. 一般公式(PMF)

**概率质量函数(PMF)**如下:

其中:

  • Binomial Coefficient:“从 次实验中取 次成功”
  • 是成功的概率
  • 是失败的概率

4. 示例图像与对称性

✅ 如果 (公平硬币):

  • 分布是对称的
  • 最大值出现在

⚠️ 如果

  • 分布是偏斜的(skewed)
  • 比如 ,更偏向 0 附近(成功次数少)

7. 常见性质总结

  • 期望
  • 方差

📐 二项分布的期望与方差推导


🎯 设定

,表示进行 次独立伯努利试验(每次成功概率 ), 是成功次数。

我们可以将 拆成 个独立的 0-1 伯努利变量之和:


🧮 期望(Expectation)

利用期望的线性性

对于伯努利变量:

所以:


📊 方差(Variance)

利用独立变量方差可加性

对于伯努利变量:

所以: