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棣莫弗-拉普拉斯定理


n 步伯努利分布(参数为 pq=1-p)的渐近形式由下式给出

P_n(k)=(n; k)p^kq^(n-k)
(1)
∼1/(sqrt(2pinpq))e^(-(k-np)^2/(2npq))
(2)

(Papoulis 1984, 第 105 页)。

Uspensky (1937) 将棣莫弗-拉普拉斯定理定义为 二项式级数 (p+q)^n 中,成功次数 x 落在 d_1d_2 之间的项之和近似为

 Q approx 1/(sqrt(2pi))int_(t_1)^(t_2)e^(-t^2/2)dt,
(3)

其中

t_1=(d_1-1/2-np)/sigma
(4)
t_2=(d_2+1/2-np)/sigma
(5)
sigma=sqrt(npq).
(6)

更具体地说,Uspensky (1937, 第 129 页) 表明

 Q=1/(sqrt(2pi))int_(t_1)^(t_2)e^(-t^2/2)dt+(q-p)/(6sqrt(2pi)sigma)[(1-t^2)e^(-t^2/2)]_(t_1)^(t_2)+Omega,
(7)

其中误差项满足

 |Omega|<(0.13+0.18|p-q|)/(sigma^2)+e^(-3sigma/2)
(8)

对于 sigma>=5 (Uspensky 1937, 第 129 页;Kenney 和 Keeping 1951, 第 36-37 页)。 请注意,Kenney 和 Keeping (1951, 第 37 页) 给出了稍小的分母 0.12+0.18|p-q|

一个推论指出,n 次试验中成功次数 x 与期望值 np 相差大于 d 的概率为 Pdelta=1-Q_delta,其中

 Q_delta=2/(sqrt(2pi))int_0^deltae^(-t^2/2)dt,
(9)

其中

 delta=(d+1/2)/sigma
(10)

(Kenney 和 Keeping 1951, 第 39 页)。Uspensky (1937, 第 130 页) 表明 Q_(delta_1)=P(|x-np|<=d) 由下式给出

 Q_(delta_1)=2/(sqrt(2pi))int_0^(delta_1)e^(-u^2/2)du+(1-theta_1-theta_2)/(sqrt(2pi)sigma)e^(-delta_1^2/2)+Omega_1,
(11)

其中

delta_1=d/delta
(12)
theta_1=(nq+d)-|_nq+d_|
(13)
theta_2=(np+d)-|_np+d_|,
(14)

并且误差项满足

 |Omega_1|<(0.20+0.25|p-q|)/(sigma^2)+e^(-3sigma/2),
(15)

对于 sigma>=5 (Uspensky 1937, 第 130 页;Kenney 和 Keeping 1951, 第 40-41 页)。


另请参阅

伯努利分布, 二项式级数, 正态分布, 弱大数定律

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参考文献

de la Vallée-Poussin, C. "伯努利定理的新证明。" 布鲁塞尔科学学会年鉴 31, 219-236, 1907.de Moivre, A. 分析杂集. 第 5 卷, 1730.de Moivre, A. 机会论,或,计算游戏中事件概率的方法,第 3 版。 纽约: 切尔西出版社, 2000. 1756 年第 3 版重印版. 原始版出版于 1716 年.Kenney, J. F. 和 Keeping, E. S. "棣莫弗-拉普拉斯定理" 和 "属性的简单抽样." 《统计数学》,第 2 部分,第 2 版,§2.10 和 2.11。普林斯顿,新泽西州: 范·诺strand 出版社, pp. 36-41, 1951.Laplace, P. 概率分析理论,第 3 版,作者修订和增补。 巴黎: 库尔西耶出版社, 1820. 重印于《拉普拉斯全集》,第 7 卷。巴黎: 戈蒂埃-维拉尔出版社, pp. 280-285, 1886.Mirimanoff, D. "抛硬币游戏与拉普拉斯和 J. Eggenberger 的公式。" 瑞士数学评论 2, 133-168, 1930.Papoulis, A. 概率、随机变量和随机过程,第 2 版。 纽约: 麦格劳-希尔出版社, 1984.Uspensky, J. V. "伯努利情况下概率的近似评估。" 《数学概率导论》第 7 章。纽约: 麦格劳-希尔出版社, pp. 119-138, 1937.

在 Wolfram|Alpha 上被引用

棣莫弗-拉普拉斯定理

引用为

Weisstein, Eric W. "棣莫弗-拉普拉斯定理。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/deMoivre-LaplaceTheorem.html

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