이항분포 확률 계산기
성공 확률이 p인 독립적인 베르누이 시행을 n번 할 때, 이항분포는 성공이 정확히 k번 일어날 확률을 알려줍니다. 이 계산기는 정확 확률 P(X = k), 누적 확률 P(X ≤ k), 상측 꼬리 확률 P(X ≥ k), 그리고 평균과 분산을 한 번에 구합니다. 로그 감마 함수 기반의 조합 계산을 사용하므로 n = 10,000에서도 정확도를 유지합니다.
이항분포 확률을 계산하는 방법
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1
n 입력(시행 횟수)
0 이상의 정수여야 합니다. 예: 동전 던지기 10회, A/B 테스트 방문자 100명, 제조 샘플 10,000개.
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2
p 입력(성공 확률)
0과 1 사이의 값입니다. 공정한 동전은 p = 0.5, 클릭률 12%는 p = 0.12입니다.
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3
k 입력(목표 성공 횟수)
0부터 n까지의 정수입니다.
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4
확률 확인
정확 확률 P(X = k), 좌측 꼬리 P(X ≤ k), 우측 꼬리 P(X ≥ k), 그리고 평균 = np, 분산 = np(1-p)를 보여줍니다.
공식
P(X = k) = C(n, k) · p^k · (1-p)^(n-k)
여기서 C(n, k)는 이항계수, 즉 “n개에서 k개를 고르는 조합의 수”입니다. 이 도구는 n이 클 때 오버플로를 피하기 위해 감마 함수를 통한 로그 공간 연산을 사용합니다.
풀이 예시: 동전 던지기 10회에서 앞면이 정확히 7회
- n = 10, p = 0.5, k = 7
- C(10, 7) = 120
- P(X = 7) = 120 · 0.5^7 · 0.5^3 = 120 / 1024 ≈ 0.1172
따라서 동전을 10번 던져 앞면이 정확히 7번 나올 확률은 약 11.7%입니다.
이항분포가 적용되는 경우
네 가지 베르누이 가정이 모두 성립해야 합니다.
- 시행 횟수가 고정(n이 미리 정해져 있음).
- 각 시행이 독립(각 시행이 서로 영향을 주지 않음).
- 결과가 두 가지뿐(각 시행은 성공 또는 실패).
- 성공 확률 p가 일정(모든 시행에서 p가 변하지 않음).
하나라도 깨지면(비복원 종속 추출, 변하는 p, 두 가지보다 많은 결과) 대신 초기하분포, 푸아송 이항분포, 다항분포를 사용하세요.
평균, 분산, 정규근사
- 평균: μ = np
- 분산: σ² = np(1-p)
- 표준편차: σ = √(np(1-p))
np ≥ 10이고 n(1-p) ≥ 10이면 이항분포는 연속성 보정을 적용한 정규분포 Normal(μ, σ²)로 잘 근사됩니다. 계산기는 이 조건을 표시해 필요할 때 z 점수 방식으로 바꿀 수 있게 합니다.
자주 묻는 질문
P(X = k)는 성공이 정확히 k번 나올 확률이고, P(X ≤ k)는 성공이 최대 k번까지일 누적 확률입니다. 공정한 동전을 10번 던질 때 P(X = 5) ≈ 0.246이지만 P(X ≤ 5) ≈ 0.623입니다.
네. 계산기는 P(X ≥ k) = 1 - P(X ≤ k-1)을 반환합니다. “k보다 많이”라면 하나 더 빼서 P(X > k) = P(X ≥ k+1)입니다.
로그 감마 계산 덕분에 100,000까지 안정적입니다. 그 이상에서는 정규근사 또는 푸아송 근사(p가 작고 n이 클 때 유효)를 사용하세요.
그 경우 일반 이항분포가 아니라 푸아송 이항분포가 필요합니다. 이 계산기는 모든 n번의 시행에 걸쳐 하나의 일정한 p를 가정합니다.
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