gianluca orlando

Legge binomiale

$6$
$0.50$

Definizione e descrizione

**Definizione.** Una variabile aleatoria $X$ si dice distribuita con _legge binomiale_ con parametri $n \\in \\mathbb{N}$ e $p \\in [0,1]$ se è identicamente distribuita a $X_1 + X_2 + \\ldots + X_n$ dove $X_i \sim \mathrm{Be}(p)$, con $i = 1, 2, \\ldots, n$, sono indipendenti.

Notazione. $X \sim \mathrm{B}(n, p)$.

Fenomeni modellati. La legge binomiale modella il numero di successi in $n$ tentativi indipendenti, ciascuno con probabilità di successo $p$. Alcuni esempi:

  • numero di teste in $n$ lanci di moneta
  • numero di risposte corrette in un quiz a scelta multipla con $n$ domande
  • numero di clienti che effettuano un acquisto in un gruppo di $n$ visitatori
  • numero di componenti difettosi in un campione di $n$ pezzi

Formula della legge binomiale

La funzione di massa di probabilità della legge binomiale è data da

$ \mathbb{P}(\{X = k\}) = \displaystyle \binom{n}{k} p^k (1 - p)^{n - k}, \quad k = 0, 1, 2, \ldots, n , $

dove

  • $\displaystyle\binom{n}{k} = \frac{n!}{k!(n - k)!}$ è il coefficiente binomiale, che conta il numero di modi in cui si possono scegliere $k$ successi in $n$ prove,
  • $p^k$ è la probabilità di ottenere $k$ successi,
  • $(1 - p)^{n - k}$ è la probabilità di ottenere $n - k$ insuccessi.

Simulazione (lancio di 4 monete)

Esito: -
Numero di teste: -
Esperimenti eseguiti: 0
Mostra diagramma a barre della legge

Istruzioni:

  • Premere il pulsante per lanciare 4 monete.
  • Viene mostrato l’esito dei 4 lanci (testa = 1 e croce = 0) e viene contato il numero di teste nei 4 lanci.
  • Il diagramma a barre delle frequenze relative del numero di teste in 4 lanci si aggiorna automaticamente.
  • Tenere premuto per effettuare l’esperimento ripetutamente.
  • Osservare come il diagramma a barre si allinea a quello della legge binomiale al crescere del numero di esperimenti.
  • Usare il pulsante “Reset” per azzerare i conteggi.

Simulazione (parametri $n$ e $p$)

$4$
$0.50$
Esito: -
Esperimenti eseguiti: 0
Mostra diagramma a barre della legge

Istruzioni:

  • Scegliere i valori dei parametri $n$ e $p$ tramite gli slider.
  • Campionare la variabile aleatoria $X \sim \mathrm{B}(n, p)$ per osservarne gli esiti.
  • Il diagramma a barre delle frequenze relative degli esiti si aggiorna automaticamente.
  • Tenere premuto il pulsante per effettuare l’esperimento ripetutamente.
  • Osservare come il diagramma a barre si allinea a quello della legge binomiale al crescere del numero di esperimenti.
  • Usare il pulsante “Reset” per azzerare i conteggi.

Valore atteso e varianza

$4$
$0.50$
$\mathbb{E}[X] = np = $ $5.00$
$\mathrm{Var}(X) = np(1 - p) = $ $2.50$