background image

The Binomial Distribution


background image

Binomial Experiment

!

The binomial experiment can result in only 
one of two possible outcomes.

!

Typical cases where the binomial experim
ent applies:

"

A coin flipped results in heads or tails

"

A sick person improves or dies

"

A pregnant woman gives birth to male or female

   baby

December 4, 2011


background image

Binomial Experiment

!

Characteristics of a Binomial Experiment:

1. The experiment consists of n identical trials (n is 

finite and fixed).

2. There are only two possible outcomes on each tr

ial, 

may be labeled as 

“success” 

and

 “failure

”

3.  The probability of success stays the same for 

each trial. The probability of success is denote
d by p.

4.  The trials are independent.


background image

!

  Definitions

"

Binomial Random Variable:

The binomial random variable is the number of su

ccesses in 

n

 trials of the binomial experiment.

“By definition, this is a discrete random variable”.

"

The Binomial probability distribution:

The Binomial probability distribution 

is the discre

te probability distribution of the number of succe
sses in a series of n trials, each of which yields 
success with probability p. 


background image

   

#

n : the number of trials

#

X or r : the number of observed successes

#

  or p: the probability of success of an event on e
ach trial

!

Note:

#

Since success and failure are two mutually exclu
sive  events

#

The probability of failure on each trial is 1-

The BINOMIAL DISTRIBUTION


background image

Binomial Distribution


background image

Calculating the Binomial Probability

The binomial probability P(r) is calculated as:
 

Where r = 0, 1, 2, ..., or n.


background image

The 

factorial

 notation “

!

”. 

The n! = n × (n − 1) × (n − 2) × · · ·  × 3 × 2 

× 1

!

For example: 5! = 5 × 4 × 3 × 2 × 1 = 120

!

Note that 0! = 1, by definition.


background image

EXAMPLE 

!

At a college, 53% of students receive financi
al aid. In a random group of 9 students, what 
is the probability that exactly 5 of them receiv
e financial aid?

!

p=0.53 

(the probability of success for each trial)

  

!

n=9 

(number of trials )

 

!

The probability of getting 5 successes (r=5)


background image

EXAMPLE 

about 26% 


background image

!

P(r=0) = 0 .001

!

P(r=1) = 0.011

!

P(r=2) = 0 .05

!

P(r=3) = 0.13

!

P(r=4) = 0.23

!

P(r=5) = 0 .26

!

P(r=6) = 0.19

!

P(r=7) = 0.09

!

P(r=8) = 0.03

!

P(r=9) = 0.003


background image

!

Draw a diagram of the binomial distribution 
for the class of students in the Example  


background image

background image

Binomial mean and standard deviation 

!

The center and 
spread of the 
binomial distribution  
are defined by the 
mean µ and standard 
deviation σ

µ =    n  

  

!

 

= √n   (1-  ) 


background image

Effect of changing p when 
n
 is fixed.

a) n = 10, p = 0.25

b) n = 10, p = 0.5

c) n = 10, p = 0.75

For small samples, binomial 

distributions are skewed wh

en p is different from 0.5.

a)

b)

c)


background image

p = .08

n = 10

p = .08

n = 75

        

 µ = 10*0.08 = 0.8

 µ = 75*0.08 = 6

        σ = √(10*0.08*0.92) = 0.86

 σ =                                                

√(75*0.08*0.92) = 3.35

Effect of changing n  when p is fixed.

a.

n=10 , p=0.08

b.

N=75 , p=0.08


background image

The Normal Approximation to the Bino
mial Distribution

!

The normal distribution provides a close a
pproximation to the Binomial distribution w
hen :

1.

n (number of trials) is relatively large (As n 
increases, a binomial distribution gets clos
er and closer to a normal distribution).

2.

And when p (success probability) is close t
o 0.5.


background image

The Normal Approximation to the Bino
mial Distribution

Various rules of thumb may be used to decid

e whether n is large enough. One rule is th
at both n    and n(1-   ) are both greater tha
n 5. n    

" 5

                             

n(1-  ) 

" 5


background image

The Normal Approximation to the Bino
mial Distribution

!

If the assumptions are satisfied, the Binomial 

random variable X can be approximated by n

ormal distribution with mean 

µ = n    

!

!

 

=

 

√n   (1-  ) 

!

In probability calculations, the continuity corr

ection must be used. 

z =   r– n____  
       √n   (1-  )     


background image

Sample proportions

The proportion of “successes” can be more infor
mative than the count. 
The sample proportion of successes is:


background image

Z = (p-π) /√ π(1-π)/n 

The mean and the standard deviation of 
the sample proportion


background image

Example

!

In families of 10 children the proportion of 
boys is 0.52. what is the probability of havi
ng a family with 8 boys or more?. 


background image

background image

!

we will consider 7.5 +(values above 8) tim
es, and use it to calculate a z-score

z = 7.5 – (10x0.52)  = 1.46
            1.58
therefore P(r >7.5) = P(z >1.46)
= 0.0722
there is a 7.22% chance of having a family w

ith 8 boys or more.


background image

!

Example: suppose in a certain human population the 
proportion of color blindness is 8% (π=0.08). if we ra
ndomly select 150 individuals from this population, w
hat is the probability that the proportion of color blind
ness in the sample will be greater than 0.15 (p=0.15)?

!

 Z = p-π / π(1-π)/n = (0.15-0.08) / √0.08(1-0.08)/150

!

                             

!

   = 3.15  from z-table

!

Probability = 0.0008.

!

                       


background image



رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 197 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل