高一下📊 資料與不確定性
獨立試驗與二項機率
Independent Trials and Binomial Probability
公式
P(恰好 k 次成功) = C(n,k)·pᵏ·(1−p)ⁿ⁻ᵏ
同樣的試驗重複 n 次,恰好成功 k 次的機率——組合數乘上兩種結果的機率。
白話解釋
**重複試驗**(白努利試驗)要滿足三個條件:每次只有成功/失敗兩種結果、成功機率固定、各次互相獨立。
在這種情況下,n 次試驗中**恰好** k 次成功的機率是: **C(n,k)·pᵏ·(1−p)ⁿ⁻ᵏ**
三個部分各有意義:pᵏ 是那 k 次都成功的機率、(1−p)ⁿ⁻ᵏ 是其餘都失敗的機率、**C(n,k)** 則是「哪幾次成功」有幾種安排方式。忘記乘 C(n,k) 是最常見的錯誤——那等於只算了「前 k 次成功」這一種順序。
例如丟 5 次硬幣恰好 3 次正面:C(5,3)·(1/2)³·(1/2)² = 10 × 1/32 = 10/32 = 5/16。
題目問「**至少** k 次」時,要把 k、k+1、…、n 全部加起來。如果 k 很小,用**餘事件**會快得多:P(至少 1 次) = 1 − P(一次都沒有)。
這個分布叫**二項分布**,它的期望值是 **np**、變異數是 **np(1−p)**。丟 100 次硬幣,期望正面數是 50 次,這跟直覺一致。
什麼時候用
品質抽驗、投籃命中率、選擇題猜答、遺傳機率。
最容易錯的地方
- 忘記乘組合數 C(n,k)。
- 「至少」直接用單項公式算。
- 各次不獨立(例如抽取不放回)卻套用這個公式。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
丟 5 次公正硬幣,恰好 3 次正面的機率是多少?(最簡分數)
- 2
投籃命中率 0.6,投 3 次全中的機率是多少?
- 3
丟 100 次公正硬幣,正面次數的期望值是多少?