伯努力分佈

在日常生活裡,有很多我們接觸的隨機現象,往往恰有兩個可能的結果。譬如說生男或生女,考試及格或不及格,投擲一銅板得到正面或反面,投擲一骰子得到奇數或偶數點,自一袋中任取一球得到白球或非白球,某人是否得到某一特定的病,某股票是否上漲等。當然這一切,都可簡化為成功(success)及失敗(failure)兩種結果。即在二結果中,指定一我們有興趣的,並將之稱為成功,另一結果則稱為失敗。

假設某隨機現象是可以重覆的,則每觀察一次這種隨機現象,便稱為進行一次隨機試驗。而對一只有兩種可能結果的隨機試驗,便稱為一伯努力試驗(Bernoulli trial)。

一伯努力試驗中,被稱為成功的事件,不一定是我們喜歡的結果,而是二結果中,我們較關心或有興趣者。例如,我們可能會記錄共有幾次交通事故,或共有幾人得病等。則每一次交通事故,或每有一人得病,便皆稱為一次成功。

在有些較複雜的隨機試驗中,若我們有興趣的是某特定事件的發生與否,則也會產生伯努力試驗。例如,假設觀察患有某病之病人的存活時間。雖然通常取的值超過兩個但若我們有興趣的為病人是否存活超過5年,則事件便可稱為成功事件,至於其餘集,便稱為失敗事件。如此一來,此試驗就可視為一伯努力試驗了。又如,在某次選舉中,有候選人多位,投票情況當然很複雜。但若我們只關心選民是否會投給某特定候選人,則便化為只有二結果,伯努力試驗又出現了。

由以上討論知,伯努力試驗的例子處處可見。而只有兩個可能結果的試驗,可說是最簡單的試驗了。計算機裡採用二進位,以0及1,便可表示出所有的數。在隨機世界裡,也可以只有二結果的伯努力試驗,而繁衍出種種的分佈。

伯努力試驗,是因瑞士著名的數學家,機率論創始者之一的James Bernoulli(1654-1705)而得名。而一隨機變數若滿足

,

其中,便稱為具有參數之伯努力分佈(Bernoulli distribution),以表之。可簡便地寫成 。又之機率密度函數(p.d.f.)即為

伯努力分佈的期望值與變異數分別如下: