幾何分配計算器

計算首次成功發生在指定次試驗的機率,以及累積機率、期望值與變異數。

計算幾何分配機率
輸入固定的成功機率,以及首次成功發生的試驗序號。

關於幾何分配

幾何分配用來描述觀察到首次成功所需的獨立伯努利試驗次數。每次試驗只有兩種結果,通常稱為成功與失敗,而且各次試驗的成功機率維持不變。如果每次嘗試相互獨立且成功率不變,擲硬幣、重複銷售電話、零件檢驗與服務連線嘗試,都可用此模型描述。 本計算器採用 X 計算試驗次數的定義,因此可能值從一開始。首次成功發生在第 k 次試驗的機率為 (1 - p) 的 k - 1 次方乘以 p。冪次項表示連續 k - 1 次失敗,最後的因子表示在指定次試驗成功。例如,p 等於 0.5 時,第三次試驗才首次成功需要先失敗兩次再成功一次,機率為 0.5 乘以 0.5 再乘以 0.5,即 0.125。 累積機率 P(X 小於或等於 k) 等於一減去 (1 - p) 的 k 次方。它回答首次成功是否會在指定嘗試次數內出現的實際問題。期望試驗次數為 1 除以 p,變異數為 (1 - p) 除以 p 的平方。因此,成功機率越低,預期等待越長,等待次數的不確定性也越大。 幾何分配的一項重要特性是無記憶性。不論已經失敗多少次,額外等待次數的機率分配都與最初相同。這僅在各次嘗試確實獨立且 p 不變時成立。如果練習改善表現、設備逐漸磨損、客戶各不相同,或採用不放回抽樣,幾何分配的假設就不再成立,可能需要其他模型。 請注意,部分教科書與軟體採用另一種定義:計算首次成功之前的失敗次數,因此從零開始。其期望值為 (1 - p) 除以 p,比此處計算總試驗次數的期望值少一。比較結果前,應先確認公式採用的定義。對於穩定的獨立嘗試序列,本計算器同時提供精確機率、累積機率,以及分配的集中趨勢與離散程度。

幾何分配範例

輸入精確機率解讀
p = 0.5, k = 30.125擲公平硬幣,先失敗兩次,再成功一次。
p = 0.25, k = 20.1875成功率為四分之一,先失敗一次,再成功。
p = 0.1, k = 10.1第一次嘗試就成功,因此精確機率等於 p。

如何計算幾何分配機率

  1. 輸入一次獨立試驗的成功機率。
  2. 輸入首次成功發生的試驗序號,必須為正整數。
  3. 按下「計算機率」。
  4. 查看精確機率、累積機率、期望值與變異數。

幾何分配常見問題

k 代表什麼?

這裡的 k 是首次成功發生的試驗序號。由於第一次試驗編號為一,因此必須是正整數。

模型有哪些假設?

試驗必須相互獨立、只有兩種結果,且成功機率固定。若這些條件在嘗試之間改變,結果可能無法妥善描述過程。

什麼是幾何分配累積機率?

它是在第 k 次試驗或之前首次成功的機率,其補事件是前 k 次試驗全部失敗。

為什麼有些幾何分配的期望值相差一?

有些定義計算首次成功前的失敗次數,從零開始。本計算器計算截至首次成功的總試驗次數,從一開始。

幾何分配具有無記憶性嗎?

是的。在一連串失敗後,只要試驗仍相互獨立且成功機率不變,額外等待次數的分配就不會改變。