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ベルヌーイ分布

ベルヌーイ分布

成功か失敗かのような二者択一の独立な試行をベルヌーイ試行 (英:Bernoulli trial) という。ベルヌーイ試行を一回行った時の確率変数の値を $\lbrace 0,1\rbrace$ で表した離散確率分布のことをベルヌーイ分布 (英:Bernoulli distribution) という。

確率質量関数

\[ f_X(k;p) = p^k(1-p)^{1-k} \quad (k\in\lbrace 0,1\rbrace, ~0\lt p\lt 1) \]

確率質量関数のグラフ:

pmf

Python 3

from scipy.stats import bernoulli
import matplotlib.pyplot as plt

cases = [
    .3, # p
    .5,
]

plt.figure()
for i,p in enumerate(cases):
    sub = plt.subplot(1,len(cases),i+1)
    
    x = range(2)
    dist = bernoulli.pmf(x,p)
    plt.bar(x, dist, label="p={}".format(p))
    
    plt.xticks([0,1])
    plt.ylim(0,1)
    plt.legend()

plt.suptitle("Probability mass function of Bernoulli distribution")
plt.show()

累積分布関数

\[ F_X(x;p) = \sum_{k=0}^x p_k(1-p)^{1-k} \quad (k\in\lbrace 0,1\rbrace, ~0\lt p\lt 1) \]

累積分布関数のグラフ:

cdf

Python 3

from scipy.stats import bernoulli
import matplotlib.pyplot as plt

cases = [
    .3,
    .5,
]

plt.figure()
for i,p in enumerate(cases):
    sub = plt.subplot(1,len(cases),i+1)
    
    x = range(2)
    dist = bernoulli.cdf(x,p)
    plt.bar(x, dist, label="p={}".format(p))
    
    plt.xticks([0,1])
    plt.ylim(0,1)
    plt.legend()

plt.suptitle("Cumulative distribution function of Bernoulli distribution")
plt.show()

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参考文献

基礎から学ぶ トラヒック理論
稲井 寛
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統計学入門 (基礎統計学Ⅰ)

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