¿Por qué cambia la probabilidad de un evento en un experimento binomial con el cambio proporcional de éxitos y fracasos?

Supongamos los siguientes dos experimentos binomiales, suponiendo lanzamientos de moneda con una moneda justa ( pag = 0.5 ) :

General: ( norte k ) pag k ( 1 pag ) norte k

( 10 9 ) 0.5 9 0.5 1 = 0.009766

( 20 18 ) 0.5 18 0.5 2 = 0.0001812

¿Por qué en el segundo caso la probabilidad del evento disminuye, aunque aquí los éxitos y los fracasos se han cambiado (duplicado) proporcionalmente? Eso me parece contradictorio. ¿Hay una explicación intuitiva para esto?

¡Muchas gracias de antemano!

Nota: Soy estudiante de pregrado en economía.

En Binomio ( norte , pag ) , tenemos norte + 1 puntos de apoyo { 0 , 1 , 2 , norte } Mientras en Binomio ( 2 norte , pag ) , tenemos 2 norte + 1 puntos de apoyo { 0 , 1 , 2 , 2 norte } . Esos puntos de apoyo tienen una masa de probabilidad distinta de cero y suman 1 . Entonces, cuantos más puntos tengamos, menos masa de probabilidad se distribuirá a cada punto. No estoy seguro si esta es una explicación intuitiva.
Como ilustración cruda, si tiene una variable Bin(2n,p) Y y una variable Bin(n,p) X , si tuvieras PAG ( Y = 2 k ) = PAG ( X = k ) para k = 0 , 1 , , norte , entonces no quedaría ninguna probabilidad para asignar a los valores impares de Y .

Respuestas (3)

Piense en un caso extremo (a menudo una estrategia útil).

Si lanzas solo el doble, la probabilidad de obtener el mismo número de caras y cruces es 1 / 2 . Claramente, ese no es el caso si volteas 1000 veces - exactamente 500 cabezas sería muy sorprendente. Lo que sí sabes es que la probabilidad de una razón cercana a 1 / 2 es alto.

En tu caso, si conservaste todas las probabilidades que van desde 10 a 20 lanzamientos de moneda para los que no te quedaría ninguna probabilidad 19 cabezas fuera de 20 .

Puede que le resulte útil pensar en el segundo experimento, es decir, lograr dos éxitos en 20 lanzamientos de monedas, como dos secuencias del primer experimento, es decir, lanzar la moneda 10 veces dos veces.

Has calculado la probabilidad de lograr un éxito en 10 lanza - llamemos a esto pag . La probabilidad q de lograr exactamente 2 éxitos en 10 lanzamientos es obviamente un poco más que pag , pero de similar orden de magnitud. Asimismo, la probabilidad r de exactamente ningún éxito en 10 lanzamientos es menor que pag pero de similar orden de magnitud.

Sin embargo, la probabilidad de exactamente 2 éxitos en 20 lanzamientos es ahora

pag 2 + 2 q r
.

Así que esto es más o menos 3 pag 2 y por lo tanto mucho más pequeño que pag .

Hola @DavidQuinn, gracias por tu respuesta. Matemáticamente eso suena plausible, eso me ayuda más. Pero, ¿hay también una explicación no matemática para esto?
@RainerNiemann en general, la probabilidad de cualquier evento específico disminuye a medida que aumenta el número de intentos.
Tienes razón. Pero cómo explicar que en el primer caso (9/10) la probabilidad de 9 o más aciertos (1,07%) sea mayor que la probabilidad del segundo caso (18/20), de 18 o más aciertos (0,02%) , aunque la relación éxito-fracaso sigue siendo la misma. Eso todavía me parece contra-intuitivo.

Hay dos factores contribuyentes en su caso. La primera lógica la explica Ethan Bolker anteriormente (todos los resultados específicos se vuelven menos probables a medida que n aumenta, simplemente porque hay más resultados potenciales y la probabilidad total debe sumar la unidad).

La segunda lógica tiene que ver con su ejemplo específico de un "resultado final" (es decir, un resultado poco probable). Hay una ley (la ley de los grandes números) que dice que las colas se adelgazan a medida que n aumenta. La intuición es básicamente que es mucho menos probable obtener 5 seises al lanzar 5 dados en comparación con obtener un seis al lanzar un dado.