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Calculadora de distribución binomial

Introduce el número de ensayos n, la probabilidad de éxito p y un número de éxitos k para obtener todas las probabilidades binomiales —exactamente k, como máximo, menos de, al menos, más de, o un intervalo—, con la media, la varianza, una tabla completa de probabilidades y un gráfico de barras. Gratis, sin registro.

Añade P(k ≤ X ≤ este valor) a los resultados.

Resultados

ProbabilidadSignificadoValor
P(X = 12)exactamente 120,1201
P(X ≤ 12)como máximo 120,8684
P(X < 12)menos de 120,7483
P(X ≥ 12)al menos 120,2517
P(X > 12)más de 120,1316

10

Media (np)

5

Varianza (np(1 − p))

2,2361

Desviación típica

np = 10 y n(1 − p) = 10 son ambas de al menos 10, así que la aproximación normal N(10, 2,2361²) es razonable. Con corrección por continuidad da P(X ≤ 12) ≈ 0,8682, frente al exacto 0,8684.

Distribución de probabilidades

Probabilidades binomiales para n = 20, p = 0,5
kP(X = k)P(X ≤ k)P(X ≥ k)
09,54 × 10−79,54 × 10−71,0000
11,91 × 10−52,00 × 10−51,0000
20,00020,00021,0000
30,00110,00130,9998
40,00460,00590,9987
50,01480,02070,9941
60,03700,05770,9793
70,07390,13160,9423
80,12010,25170,8684
90,16020,41190,7483
100,17620,58810,5881
110,16020,74830,4119
120,12010,86840,2517
130,07390,94230,1316
140,03700,97930,0577
150,01480,99410,0207
160,00460,99870,0059
170,00110,99980,0013
180,00021,00000,0002
191,91 × 10−51,00002,00 × 10−5
209,54 × 10−71,00009,54 × 10−7

Cómo usar la calculadora de distribución binomial

  1. 1. Introduce el número de ensayos. n es cuántas veces se repite el experimento: 20 lanzamientos de moneda, 50 pacientes, 10 preguntas.
  2. 2. Introduce la probabilidad de éxito. p es la probabilidad de que un ensayo salga bien, entre 0 y 1: 0,5 para una moneda justa, 0,25 para adivinar entre cuatro opciones.
  3. 3. Introduce k y, opcionalmente, un segundo valor. k es el número de éxitos por el que preguntas. Rellena el segundo campo para obtener también la probabilidad de un intervalo.
  4. 4. Lee las probabilidades. Obtienes P(X = k) y las cuatro versiones acumuladas, la media, la varianza y la desviación típica, una nota sobre la aproximación normal y, para n de hasta 200, la tabla completa y un gráfico de barras.

Qué modela la distribución binomial

La distribución binomial cuenta los éxitos en un número fijo de ensayos independientes que tienen todos la misma probabilidad de éxito: caras en 20 lanzamientos, respuestas acertadas en un test de opción múltiple o pacientes que responden a un tratamiento. Deben cumplirse cuatro condiciones: un n fijo, dos resultados posibles en cada ensayo, una p constante y ensayos que no se influyen entre sí.

La probabilidad de exactamente k éxitos es P(X = k) = C(n, k) pk (1 − p)n − k, donde C(n, k) = n! / (k! (n − k)!) cuenta las formas de elegir qué ensayos salen bien. La media es np y la varianza np(1 − p). La calculadora evalúa las probabilidades acumuladas de forma exacta mediante la función beta incompleta regularizada, así que incluso P(X ≥ 95) en 100 lanzamientos justos —unos 6,26 × 10−23— sale bien en lugar de cero.

Cómo pasar una pregunta a una probabilidad
EnunciadoNotación¿Incluye k?
exactamente kP(X = k)Solo k
como máximo k, no más de kP(X ≤ k)Sí
menos de k, inferior a kP(X < k) = P(X ≤ k − 1)No
al menos k, k o másP(X ≥ k)Sí
más de k, mayor que kP(X > k) = P(X ≥ k + 1)No
entre a y b, ambos incluidosP(a ≤ X ≤ b)Ambos extremos

Como la binomial es discreta, «al menos 12» y «más de 12» son preguntas distintas con respuestas distintas. Convertir el enunciado en una de estas seis formas suele ser lo más difícil de un problema binomial.

Ejemplo desarrollado: lanzamientos de moneda y adivinanzas

Lanza una moneda justa 20 veces (n = 20, p = 0,5). La probabilidad de exactamente 12 caras es C(20, 12) × 0,520 = 125.970 / 1.048.576 = 0,1201. La probabilidad de 12 o más es P(X ≥ 12) = 0,2517, y la de como máximo 12 es 0,8684. Entre 8 y 12 caras, ambos incluidos, P(8 ≤ X ≤ 12) = 0,7368. La media es 10, la varianza 5 y la desviación típica 2,2361.

Ahora, un test de opción múltiple de 20 preguntas con cuatro opciones por pregunta, respondido adivinando al azar (n = 20, p = 0,25). La puntuación esperada es 5, y la probabilidad de aprobar con 10 o más aciertos es P(X ≥ 10) = 0,0139: aproximadamente 1 de cada 72.

Cuándo funciona la aproximación normal

Para n grande, la binomial se parece a una normal, con media np y desviación típica √(np(1 − p)). La regla habitual es aproximar solo cuando np ≥ 10 y n(1 − p) ≥ 10 —algunos libros aceptan 5— y aplicar una corrección por continuidad de 0,5. En el ejemplo de la moneda ambos valores son exactamente 10, y la aproximación da P(X ≤ 12) ≈ Φ((12,5 − 10) / 2,2361) = 0,8682, frente al exacto 0,8684. Con los valores exactos a un clic, la aproximación es ahora sobre todo un recurso didáctico.

Preguntas frecuentes

¿Cómo calculo una probabilidad binomial?
Usa P(X = k) = C(n, k) pk (1 − p)n − k: el número de formas de colocar k éxitos entre n ensayos, multiplicado por la probabilidad de una de esas secuencias. Las probabilidades acumuladas suman estos términos. Introduce n, p y k arriba y la calculadora los evalúa todos a la vez.
¿Cuál es la diferencia entre P(X < k) y P(X ≤ k)?
P(X ≤ k) incluye k y P(X < k) no, así que P(X ≤ k) = P(X < k) + P(X = k). Para 20 lanzamientos justos, P(X ≤ 12) = 0,8684 mientras que P(X < 12) = 0,7483; la diferencia es P(X = 12) = 0,1201.
¿Cuáles son las condiciones de una distribución binomial?
Un número fijo de ensayos, dos resultados posibles en cada uno, la misma probabilidad de éxito siempre y ensayos independientes. Extraer sin reemplazo de una población pequeña rompe la condición de p constante, así que allí conviene usar la distribución hipergeométrica.
¿Cuáles son la media y la desviación típica de una distribución binomial?
La media es np, la varianza np(1 − p) y la desviación típica √(np(1 − p)). Para n = 20 y p = 0,25, la media es 5, la varianza 3,75 y la desviación típica 1,9365.
¿Funciona la calculadora con n grande?
Sí. n puede llegar a millones, porque las probabilidades acumuladas se obtienen con la función beta incompleta en lugar de sumar miles de términos, así que la precisión no se degrada al crecer n. La tabla y el gráfico de barras se dibujan para n de hasta 200, donde siguen siendo legibles.
¿Cuándo conviene usar en su lugar una distribución de Poisson o normal?
Usa la de Poisson para contar eventos en un intervalo cuando no hay un número fijo de ensayos; también aproxima la binomial cuando n es grande y p pequeña. Usa la aproximación normal solo como comprobación, y únicamente cuando np y n(1 − p) son ambas de al menos 10.

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