連續性修正計算器

以常態分配近似二項機率,並正確套用半單位的邊界調整。

二項分配的常態近似
輸入二項模型及事件邊界,計算經連續性修正的機率。

關於連續性修正

二項隨機變數計算成功次數,因此只能取整數值。常態隨機變數則是連續的,可以取數線上的任何值。以常態曲線近似二項分配時,連續性修正會把各離散邊界移動半個單位。這個小幅調整讓連續曲線下的面積更貼近離散分配的機率長條。 例如成功次數至多為 20 時,修正後的常態邊界為 20.5,因為以 20 為中心的二項機率長條從 19.5 延伸至 20.5。至少 20 次時,下邊界變成 19.5。恰好 20 次對應 19.5 到 20.5 的區間;包含端點的 20 到 30 次事件,則使用 19.5 與 30.5。計算器會先自動套用這些規則,再將每個有限邊界標準化為 z 分數。 近似用的常態分配,其平均數為 n 乘以 p,標準差為 n 乘以 p 再乘以一減 p 的平方根。修正後,各邊界減去平均數再除以標準差,便得到對應的 z 分數。所求機率就是這些 z 分數之間的面積。單尾事件使用剩餘的整個尾部,因此只需一個有限的修正邊界。 當期望成功次數 n 乘以 p 與期望失敗次數 n 乘以一減 p 都至少為 5 時,常態近似通常最實用。有些課程與分析人員採用更保守的門檻 10。如果任一次數偏小,二項分配可能明顯偏斜,使用精確二項計算較穩妥。p 恰好為零或一時,標準差為零,常態近似也無法定義。 對中等樣本數,以及接近決策邊界的機率而言,連續性修正最為重要。其影響通常隨試驗次數增加而減小,但仍是改善手算常態近似的可靠方法。可利用顯示的平均數、標準差與機率核對作業、規劃分析,或將近似答案與統計軟體比較。

連續性修正範例

以下範例說明計算常態機率前,離散事件的邊界如何移動。

二項事件修正後邊界說明
n = 100,p = 0.5,X 至多為 55X 小於 55.5;機率 0.864334包含 55 對應機率長條的上緣。
n = 50,p = 0.4,X 至少為 20X 大於 19.5;機率 0.557469下邊界下移,以完整納入 20 對應的機率長條。
n = 80,p = 0.25,X 恰好為 2019.5 小於 X,X 小於 20.5一個離散機率長條轉為寬度一單位的連續區間。

如何使用連續性修正計算器

  1. 輸入獨立二項試驗的次數及每次試驗的成功機率。
  2. 選擇事件為至多、至少、恰好某次數,或介於兩個成功次數之間。
  3. 輸入目標次數;區間事件還需輸入包含端點的上限次數。
  4. 選擇「計算機率」,查看修正後的常態機率、平均數與標準差。

連續性修正常見問題

為什麼需要連續性修正?

二項計數是離散的,常態模型則是連續的。將包含端點的邊界移動半個單位,可讓常態面積對應完整的機率長條。

何時應使用常態近似?

期望成功與失敗次數都夠大時適用,通常要求至少為 5 或 10。若次數稀少或分配高度偏斜,請改算精確二項機率。

要加上還是減去 0.5?

包含端點的上邊界增加 0.5,下邊界減少 0.5。恰好某次數時同時使用兩種調整,形成寬度一單位的區間。

p 可以等於零或一嗎?

這些值代表確定性結果,會使標準差為零。因此常態近似無法定義,但精確二項答案可直接得出。

修正後的答案是精確值嗎?

不是,仍是以常態分配為基礎的近似。連續性修正通常能改善近似效果,但不能取代精確二項計算。