請輸入每次的機率和重複的次數。會同時計算事件 A 和事件 B 兩者,也會顯示組合的機率。
這個頁面可以做什麼
- 只要輸入「每次的機率」和「重複的次數」,馬上就能知道連續 \(n\) 次都發生的機率
- 「至少發生 1 次的機率」「一次都沒發生的機率」也會同時一起算出來
- 可以同時計算 A、B 兩個事件,也能求出「A 至少發生 1 次、B 一次都沒發生的機率」這類組合
- 這個頁面還整理了公式的淺顯解說,以及可直接複製到 Excel、Google 試算表、Python 使用的公式
這個計算有什麼用?
「中獎機率 1% 的抽卡抽 100 次,總該中 1 次吧」,實際算算看,至少中 1 次的機率是 \(1 - 0.99^{100} \approx 0.634\)(63.4%),也就是每 3 個人就有 1 個人抽了 100 次還是全部槓龜。
懂得「至少 1 次」的公式,就能用數字而不是憑感覺,規劃要課金多少、挑戰幾次。
即使沒有生病,檢查結果也可能出現「陽性」(偽陽性),每次大約有幾 % 的機率會發生。假設每次 5%,連續 10 年每年做健康檢查,至少遇到 1 次偽陽性的機率高達 \(1 - 0.95^{10} \approx 0.4\)(40%)。
知道「檢查出異常=生病」並不成立,而是「檢查做多了,誰都可能遇到一次」,收到複檢通知時也比較能冷靜面對。這是能用數字整理人生重大不安、最實用的應用之一。
台灣地震模型(TEM)針對各個孕震構造公布的「未來 30 年發震機率」,和這個「至少發生 1 次的機率」是以同樣的概念為基礎。(實際的評估會使用考慮地震週期性、更精密的機率模型。)
懂了這個公式,就能體會「今年沒發生,不代表就變安全了」,以及期間拉得越長,機率會穩定地往上累積,有助於做出投保地震險、儲備防災物資等防災判斷。
裝了 10 個不良率 0.5% 零件的產品,連一個不良零件都沒有的機率是 \((1 - 0.005)^{10} \approx 0.951\)(95.1%)。
零件越多,「全部都沒問題」的機率就越低,所以製造業會用這個公式估算整個產品的合格率,並反推每個零件容許的不良率。
參加中獎機率 10% 的抽獎 7 次,至少中 1 次的機率是 \(1 - 0.9^{7} \approx 0.52\)(52%),終於超過五成。
能算出「要做幾次,機會才會有一半左右」,就比較容易判斷要把參加與挑戰的心力花在哪裡。
公式
符號與用語解說
符號
| \(p\) | p | 1 次試驗中該事件發生的機率。(例:抽卡的中獎機率 0.25) |
| \(n\) | n | 重複的次數。(例:抽 4 次就是 \(n = 4\)) |
| \(p^n\) | p 的 n 次方 | 把 \(p\) 連乘 \(n\) 次的值。右上角的小 \(n\) 是表示「乘 \(n\) 次」的指數。(例:\(0.5^3 = 0.5 \times 0.5 \times 0.5 = 0.125\)) |
| \(1-p\) | 1 減 p | 1 次試驗中該事件「不發生」的機率(餘事件的機率)。 |
| \(P\) | 大寫 P | 想求的機率。在這個頁面中代表「連續 \(n\) 次都發生的機率」「至少發生 1 次的機率」等。 |
用語
| 事件 | 像「擲骰子擲出 6 點」「抽籤抽中」這樣,會發生或不會發生的事情。數學上把這種事情稱為「事件」。 |
| 試驗 | 像擲骰子、抽籤這樣「結果由機率決定的行為」,每做一次就是一次試驗。這個頁面的公式處理的是同一個試驗重複 \(n\) 次的情況。 |
| 獨立 | 前一次的結果不會影響下一次發生的機率。骰子和硬幣不論擲幾次,每次的機率都相同,所以是獨立的。 |
| 重複試驗 | 在相同條件下把同一個試驗重複做很多次。台灣在高中數學學到的「獨立重複試驗」,就是這個頁面公式的正式名稱,也是二項分布的基礎。 |
| 餘事件 | 指該事件「不發生」這個相反的事件。「至少發生 1 次」的餘事件是「一次都沒發生」,這樣換個說法,就是這個頁面第 3 個公式的關鍵。 |
| 次方 (指數) |
把同一個數連乘好幾次的計算。像 \(0.5^3\) 這樣,寫在右上角的小數字(指數)表示要乘的次數。 |
建議先了解的基礎知識
為了讓您「真正理解意義」地使用這個頁面的計算,這裡整理了建議事先理解的基礎知識。
| 機率的基礎(國中九年級,14~15 歲) |
|
| 次方與指數(國中七年級,12~13 歲) |
|
| 餘事件的概念(國中九年級~高中) |
|
| 小數的乘法(國小五年級,10~11 歲) |
|
用 Excel 計算的方法
| 每次發生的機率 p | 0.25 |
| 重複的次數 n | 4 |
| 連續 n 次都發生的機率 | =B1^B2 |
| 每次發生的機率 p | 0.25 |
| 重複的次數 n | 4 |
| 一次都沒發生的機率 | =(1-B1)^B2 |
| 每次發生的機率 p | 0.25 |
| 重複的次數 n | 4 |
| 至少發生 1 次的機率 | =1-(1-B1)^B2 |
「^」是次方(乘幾次)的符號。「=B1^B2」的意思是「把 B1 的值連乘 B2 次」。
以第 3 個表格為例,B3 會顯示約 0.684(約 68%)。只要把 B1 和 B2 改成自己的數值就能使用。
用 Google 試算表計算的方法
| 每次發生的機率 p | 0.25 |
| 重複的次數 n | 4 |
| 連續 n 次都發生的機率 | =B1^B2 |
| 每次發生的機率 p | 0.25 |
| 重複的次數 n | 4 |
| 一次都沒發生的機率 | =(1-B1)^B2 |
| 每次發生的機率 p | 0.25 |
| 重複的次數 n | 4 |
| 至少發生 1 次的機率 | =1-(1-B1)^B2 |
用 Python 計算的方法
probability_per_trial = 0.25 # 每次的機率
number_of_trials = 4 # 重複的次數
p_every_time = probability_per_trial ** number_of_trials # 連續 n 次都發生的機率
p_never = (1 - probability_per_trial) ** number_of_trials # 一次都沒發生的機率
p_at_least_once = 1 - p_never # 至少發生 1 次的機率
print(f"連續 {number_of_trials} 次都發生的機率:{p_every_time}")
print(f"一次都沒發生的機率:{p_never}")
print(f"至少發生 1 次的機率:{p_at_least_once}")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
P = pⁿ
P = p^{n}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>P</mi>
<mo>=</mo>
<msup><mi>p</mi><mi>n</mi></msup>
</mrow>
</math>
P = p^n
p^n
P := p^n;
P = p^n;
P = p^n
P = (1 − p)ⁿ
P = (1-p)^{n}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>P</mi>
<mo>=</mo>
<msup>
<mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>p</mi><mo>)</mo></mrow>
<mi>n</mi>
</msup>
</mrow>
</math>
P = (1 - p)^n
(1 - p)^n
P := (1 - p)^n;
P = (1 - p)^n;
P = (1 - p)^n
P = 1 − (1 − p)ⁿ
P = 1 - (1-p)^{n}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>P</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
<mo>−</mo>
<msup>
<mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>p</mi><mo>)</mo></mrow>
<mi>n</mi>
</msup>
</mrow>
</math>
P = 1 - (1 - p)^n
1 - (1 - p)^n
P := 1 - (1 - p)^n;
P = 1 - (1 - p)^n;
P = 1 - (1 - p)^n
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是機率計算的助理。請務必實際執行 Python 程式碼來進行下列計算,並只以執行結果的數值作為回答的依據(請不要用心算或猜測回答)。 每次中獎機率為 0.25 的抽卡,抽 4 次。每次的結果互相獨立。 請分別求出下列各值。 1. 4 次全部中獎的機率 2. 4 次全部沒中的機率 3. 至少中 1 次的機率 請列出計算時使用的公式,以及執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
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