超幾何分布計算機

計算不放回抽樣的精確成功機率、平均數與變異數。

計算超幾何機率
描述有限母體,以及樣本中觀察到的成功次數。

關於超幾何分布

超幾何分布描述從有限母體中不放回抽取固定大小樣本時,樣本內的成功次數。母體包含N個物件,其中恰好有K個具備稱為「成功」的特徵。抽取n個物件作為樣本,X計算其中成功物件的數量。常見應用包括從一副牌中抽牌、稽核出貨、選出委員會成員,以及從有限批次中抽驗產品。 精確機率由組合計數求得。恰好包含k個成功物件的樣本數,等於從K個中選k個的組合數,乘上從N減K個中選n減k個的組合數。將此乘積除以從N個中選n個的組合數,也就是所有大小為n的可能樣本數,即得P(X = k)。因為不考慮順序,組合是自然的計數方式。本計算機不需列出個別物件,就能求出這些因子。 可行輸入必須符合數項限制。母體大小必須為正數。母體成功數與樣本數不可超過母體大小。指定的樣本成功數不可超過可用成功數或樣本數,也不能小到使樣本所需的失敗物件多於母體現有的失敗物件。檢查所有限制,可避免將數學上不可能的事件與一般零機率結果混淆。 樣本成功數的期望值為n乘以K再除以N。變異數等於n乘上母體成功比例及其補數,再乘上有限母體修正因子(N - n)除以(N - 1)。此修正反映不放回抽樣造成的相依性。抽取的母體比例越大,不確定性越低;當選取整個母體時,成功數已知,變異數為零。 超幾何分布與二項分布相關,但不能互相替代。二項模型假設各次試驗獨立且成功機率固定,適合放回抽樣或母體遠大於樣本的情況。超幾何抽樣具相依性,因為每次選取都會改變剩餘母體的組成。當樣本只占大母體的一小部分時,二項分布可近似結果。對有限批次或較高抽樣比例,精確的超幾何計算更合適。本工具可用於品質管制、遺傳學、調查、遊戲,以及任何抽取後不放回物件的選取流程,提供清楚的機率結果。

超幾何分布範例

N, K, n, k精確機率說明
52, 4, 5, 10.29947364五張手牌中恰好出現一張A。
20, 7, 5, 20.3873839五個物件的樣本中恰好有兩個符合條件。
10, 3, 2, 00.46666667抽取的兩個物件都來自七個失敗物件。

如何計算超幾何機率

  1. 輸入有限母體的總大小N。
  2. 輸入母體中可用的成功數K。
  3. 輸入樣本數n與指定的樣本成功數k。
  4. 選擇「計算機率」,查看精確機率、平均數與變異數。

超幾何分布常見問題

何時應使用超幾何模型?

從包含兩類物件的有限母體中,不放回抽取固定大小樣本時使用。組成不斷改變,使連續抽取具有相依性。

它與二項分布有何不同?

二項試驗彼此獨立,成功機率固定。超幾何抽樣不放回,因此每次選取都會改變後續抽取的機率。

k代表什麼?

k是指定樣本中恰好出現的成功次數。考慮可用成功與失敗物件數後,此值必須可行。

為什麼變異數包含有限母體修正?

不放回抽樣時,樣本占母體的比例越大,不確定性越低。此修正讓選取整個母體時的變異數降為零。

二項分布能近似此結果嗎?

當樣本只占大母體極小的一部分時,結果可能接近。若抽樣比例較高,請使用精確的超幾何機率。