二项式定理_1

二项式定理_1二项式的定义 在数学概念中两个变量的相加 就是二项式 二项式定理 binomial theorem 主要是讲解二项式整数次幂 或称次方 的代数展开 是二项式 x y 的 n 次方 二项式的几何意义 二项式展开与规律性分析

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二项式的定义

在数学概念中两个变量的相加,就是二项式。

二项式定理(binomial theorem)主要是讲解二项式整数次幂(或称次方)的代数展开。

(x+y)^n
讯享网        是二项式(x+y)的n次方。

二项式的几何意义

二项式展开与规律性分析

(x+y)^2=x^2+2xy+y^2

(x+y)^3=x^3+3x^2y+3xy^2+y3

(x+y)^4=x^4+4x^3y+6x^2y^2+4xy^3+y^4

(x+y)^5=x^5+5x^4y+10x^3y^2+10x^2y^3+5xy^4+y^5

从以上可以发现下列规则:

(1)x和y的最高次幂的系数皆是1。

(2)x和y的次高次幂的系数皆是n。

(3)各项x^{n-k}y^k的指数和为n=n-k+k。

(4)各系数左右对称,由左右两边往中间变大。

Pascal三角形:

                                                                1

                                                        1                1

                                                1                2                1

                                        1                3                3                1

                                1                4                6                4                1

                        1               5                10                10                5                1

                1                6                15                20                15                6                1       

        1                7             21                35                35                21                7                1

1                8              28                56                70                56                28                8               1

找出x^{n-k}y^k项的系数

组合数学(combination)。

\frac{n!}{(n-k)!k!}=C_{k}^{n}=\binom{n}{r}

(x+y)^5=x^5+5x^4y+10x^3y^2+10x^2y^3+5xy^4+y^5

(1) 验证k=0        x^5=\frac{5!}{5!0!}=1

(2) 验证k=1        x^4y=\frac{5!}{4!1!}=5

(3) 验证k=2        x^3y^2=\frac{5!}{3!2!}=10

(4) 验证k=4        xy^4=\frac{5!}{1!4!}=5

(5) 验证k=5        y^5=\frac{5!}{1!5!}=1

二项式的通式

(x+y)^n=\binom{n}{0}x^ny^0+\binom{n}{1}x^{n-1}y^1+\binom{n}{2}x^{n-2}y^2+...+\binom{n}{n-1}x^1y^{n-1}+\binom{n}{n}x^0y^n

头系数计算是从n中取0个,计算方式如下:\binom{n}{0}=\frac{n!}{(n-0)!0!}=\frac{n!}{n!0!}=1

尾系数计算是从n中取n个,计算方式如下:\binom{n}{n}=\frac{n!}{(n-n)!n!}=\frac{n!}{0!n!}=1

中间系数验证:\binom{n}{k}=\binom{n}{n-k}

二项式到多项式

如果在二项式内增加一个变量z,(x+y+z)^2,这是三项式。

(x+y+z)^2=x^2+y^2+z^2+2xy+2yz+2xz

\frac{n!}{r1!r2!r3!}

二项分布实验

成功概率是p,失败概率是1-p

(p+(1-p))^n

二项式公式,可以得到p(成功)和(1-p)(失败)出现 的次数概率,称二项式分布概率。

将二项式概念应用在业务数据分析

业务员销售第1、2、3、年每拜访客户100次,可以销售国际证照考卷的张数公式,如下所示:

y=7.5x-3.33

斜率是7.5,这个斜率意义是每拜访100次,可以销售750张考卷。每拜访10次可以销售7.5张考卷。

每次拜访销售考卷的成功率是0.75。

每5次拜访销售0张考卷的概率

销售失败的概率 :P(x=0)=1-0.75=0.25

连续5次拜访皆是失败,概率用公式表示:P(x=0)=(0.25)^5

>>> 0.255 0.000 >>>

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每5次拜访销售1张考卷的概率

拜访5次可以销售1次的机会:\binom{5}{1}

成功销售1张的概率是0.75,在5次拜访中出现1次,相当于是1次方。

销售失败是4次,失败概率是0.25,相当于是4次方。

P(x=1)=\binom{5}{1}*0.75^1*(1-0.75)^4

整个计算结果如下:

讯享网>>> 5*0.75*(1-0.75)4 0.0 >>>

每5次拜访销售2张考卷的概率

拜访5次可以销售2次的机会:\binom{5}{2}

成功销售1张的概率是0.75,在5次拜访中出现2次,相当于是2次方。

销售失败是3次,失败概率是0.25,相当于是3次方。

P(x=2)=\binom{5}{2}*0.75^2*(1-0.75)^3=10*0.75^2*(1-0.75)^3

整个计算结果如下:

>>> 10*0.752*(1-0.75)3 0.0 >>>

每5次拜访销售0~2张考卷的概率

计算销售0~2张考卷的概率,将上述销售0张、销售1张、销售2张的概率结果相加就可以了。

整个计算结果如下:

讯享网>>> 0.000+0.0+0.0 0. >>>

列出拜访5次销售k张考卷的概率通式

拜访5次可以销售k张的机会:\binom{5}{k}

成功销售1张的概率是0.75,在5次拜访中出现k次,是0.75的k次方。

销售失败是5-k次,失败概率是0.25,是0.25的5-k次方。

P(x=k)=\binom{5}{k}*0.75^k*(1-0.75)^{5-k}

二项式概率分布Python实践

实践销售0~5张考卷的概率,同时使用直方图绘制此图表。

import matplotlib.pyplot as plt import math def probability(k): num = (math.factorial(n))/(math.factorial(n-k)*math.factorial(k)) pro = num * successk * (1-success)(n-k) return pro n = 5 # 销售次数 # 成功机率 success = 0.75 # 销售成功机率 fail = 1 - success # 销售失败机率 p = [] # 储存成功机率 for k in range(0,n+1): if k == 0: p.append(failn) # 连续n次失败机率 continue if k == n: p.append(successn) # 连续n次成功机率 continue p.append(probability(k)) # 计算其他次成功机率 for i in range(len(p)): print('销售 {} 单位成功机率 {}%'.format(i, p[i]*100)) x = [i for i in range(0, n+1)] # 直方图x轴坐标 width = 0.35 # 直方图宽度 plt.xticks(x) plt.bar(x, p, width, color='g') # 绘制直方图 plt.ylabel('Probability') plt.xlabel('unit:100') plt.title('Binomial Dristribution') plt.show()

执行结果:

讯享网[Running] python -u "c:\Users\a-xiaobodou\OneDrive - Microsoft\Projects\tempCodeRunnerFile.py" 销售 0 单位成功机率 0.0% 销售 1 单位成功机率 1.% 销售 2 单位成功机率 8.% 销售 3 单位成功机率 26.% 销售 4 单位成功机率 39.% 销售 5 单位成功机率 23.% [Done] exited with code=0 in 11.632 seconds

 

修改成功概率是0.35,然后n是10,计算可能销售0~10张考卷的概率,同时用图表列出结果。

import matplotlib.pyplot as plt import math def probability(k): num = (math.factorial(n))/(math.factorial(n-k)*math.factorial(k)) pro = num * successk * (1-success)(n-k) return pro n = 10 # 销售次数 # 成功机率 success = 0.35 # 销售成功机率 fail = 1 - success # 销售失败机率 p = [] # 储存成功机率 for k in range(0,n+1): if k == 0: p.append(failn) # 连续n次失败机率 continue if k == n: p.append(successn) # 连续n次成功机率 continue p.append(probability(k)) # 计算其他次成功机率 for i in range(len(p)): print('销售 {} 单位成功机率 {}%'.format(i, p[i]*100)) x = [i for i in range(0, n+1)] # 直方图x轴坐标 width = 0.35 # 直方图宽度 plt.xticks(x) plt.bar(x, p, width, color='g') # 绘制直方图 plt.ylabel('Probability') plt.xlabel('unit:100') plt.title('Binomial Dristribution') plt.show()

执行结果:

讯享网[Running] python -u "c:\Users\a-xiaobodou\OneDrive - Microsoft\Projects\tempCodeRunnerFile.py" 销售 0 单位成功机率 1.28911% 销售 1 单位成功机率 7.172% 销售 2 单位成功机率 17.5708% 销售 3 单位成功机率 25.5626% 销售 4 单位成功机率 23.9532% 销售 5 单位成功机率 15.031% 销售 6 单位成功机率 6.5779% 销售 7 单位成功机率 2.5624% 销售 8 单位成功机率 0.% 销售 9 单位成功机率 0.071872% 销售 10 单位成功机率 0.0015623% [Done] exited with code=0 in 9.087 seconds

 

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