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 92 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