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在线二项检验计算器

输入试验次数、成功次数与假设概率,计算精确二项检验 p 值。

什么是二项检验计算器?

二项检验计算器插图

二项检验回答这样的问题:一枚硬币抛 20 次出现 15 次正面,能说明硬币不公平吗?它在原假设「成功概率 = p₀」下,计算出现当前及更极端结果的精确概率之和,即精确 p 值。

与正态近似的比例 z 检验相比,二项检验不做任何近似,小样本下依然严格准确,是样本量 < 30 时比例推断的首选。工具同时给出单侧与双侧 p 值,并列出 X ~ B(n, p₀) 的参考分布信息。

二项检验是「小样本比例的裁判」。当样本量太小、正态近似不可靠时(比如只做了 12 次试验),它直接用二项分布累加概率,给出不依赖任何近似的精确 p 值。这使它成为临床研究小规模试验、质量抽检等场景的标配——理论上任何时候它都是对的,只是大样本时计算量大,被 z 检验替代。

精确双侧 p 值有三种定义流派:①双倍单侧法(2 × 较小单侧尾概率,本工具采用,最常用);②似然法(累加所有概率不超过观测值的点的概率,更对称但计算复杂);③中心法(2 × min(单侧, 1−单侧) 且不超过 1)。三种定义在零假设对称时结果一致,不对称时略有差异,报告时应注明所用定义。

与卡方拟合优度检验的关系耐人寻味:单比例二项精确检验在数学上等价于「2 类别卡方检验的精确版」。卡方统计量 = z 统计量的平方,二者大样本下殊途同归。选择依据只有一个——期望频数是否够大:np₀ ≥ 5 且 n(1−p₀) ≥ 5 时近似已足够好,否则老老实实算精确概率。

p = Σ P(X = k),k 取所有概率不超过 P(X = x) 的取值

例:检验硬币是否公平(p₀ = 0.5),抛 10 次出现 8 次正面。精确双侧 p 值 = P(X ≥ 8) 的双倍 = 2 × (C(10,8) + C(10,9) + C(10,10)) / 1024 = 2 × 56/1024 ≈ 0.109。大于 0.05,尚不能断言硬币有偏——样本太小,8 次正面在公平硬币下也有近 11% 的概率出现。

比例类检验选型速查表
场景推荐方法样本量要求精度
单一样本比例 vs 已知值(小样本)二项精确检验任意(n < 100 尤佳)精确,无近似误差
单一样本比例 vs 已知值(大样本)单比例 z 检验np₀ 与 n(1−p₀) 均 ≥ 5正态近似,足够好
两组比例比较双比例 z 检验或 Fisher 精确检验视期望频数Fisher 在小样本精确
多类别分布 vs 理论分布卡方拟合优度检验期望频数均 ≥ 5近似

如何使用二项检验计算器

  1. 1

    输入试验总次数 n 与成功次数 x

  2. 2

    输入假设概率 p₀(默认 0.5)

  3. 3

    点击计算,查看单侧与双侧精确 p 值

计算示例

例 120 次试验 15 次成功(p₀ = 0.5)

双侧精确 p ≈ 0.0649 > 0.05,虽然正面比例高达 75%,仍不足以在 5% 水平断言偏离公平。

例 220 次试验 16 次成功

双侧 p ≈ 0.0118 < 0.05,拒绝原假设,有统计学证据认为真实概率不等于 0.5。

例 3硬币公平性检验

怀疑某硬币偏向正面,抛 20 次出现 14 次正面。零假设 p₀ = 0.5,单侧备择 p > 0.5。p 值 = P(X ≥ 14) = (C(20,14) + … + C(20,20)) / 2²⁰ ≈ 0.0577。略大于 0.05——证据指向有偏但不够铁,要么再抛 20 次,要么接受「无法拒绝公平假设」的结论。

例 4质检缺陷率抽检

供应商承诺缺陷率 ≤ 2%,抽检 50 件发现 3 件缺陷。零假设 p₀ = 0.02,备择 p > 0.02。p 值 = P(X ≥ 3 | n=50, p=0.02) ≈ 0.0784。按 α = 0.05 不能拒收这批货,但 0.078 已亮黄灯——建议扩大抽检到 200 件再定夺,而不是直接放行。

例 5新疗法响应率

某罕见病标准疗法响应率 30%,新药试验 15 人中 8 人响应。零假设 p₀ = 0.3,备择 p > 0.3。p 值 = P(X ≥ 8 | n=15, p=0.3) ≈ 0.0500,恰在边界。此时单双侧选择至关重要:若方案预设双侧检验,p ≈ 0.10 不显著;预设单侧则刚达线——这就是为什么药监要求试验方案必须事前注册。

注意事项

  • 双侧精确 p 值的定义有多种,本工具采用「概率不超过观察值的所有点之概率和」

  • n 很小时检验功效有限,不显著 ≠ 证明了 p = p₀

  • 大样本可用正态近似(np₀ 与 n(1−p₀) 均 ≥ 5 时),结论通常一致

  • 先定方向再用单侧 p 值,事后根据结果选方向属于 p-hacking

  • 双侧 p 值的「歧义」在离散分布特别突出:连续分布两侧对称,双倍单侧很自然;二项分布在 p₀ ≠ 0.5 时两侧不对称,双倍单侧可能超过 1(此时截断为 1),也可能把「根本不可能的极端」算进去。统计软件之间结果偶有出入,多半就是双侧定义不同。

  • 二项检验的「精确」只针对 I 类错误率,不代表功效高。n = 10 时即使真实 p = 0.7,检出「p ≠ 0.5」的功效也只有约 40%——小样本精确检验很保守,测不出来 ≠ 没有效应。报告阴性结果时应同时给出置信区间,让读者看到不确定性范围。

  • 抽样前提是被忽视的软肋:二项检验要求每次试验独立、概率恒定。检验生产线缺陷率时,如果缺陷是「扎堆」出现的(某台机器故障期内连续出缺陷),独立性被破坏,p 值会失真偏小。过程数据先做趋势检查,再谈检验。

常见问题

单比例情形二者等价(卡方统计量 = z²),但卡方是大样本近似,二项检验是精确计算。小样本以二项检验为准。

如实报告精确 p 值与置信区间,避免「边缘显著」这类暗示性措辞。可以说明样本量不足以区分 75% 与 50%,并给出达到目标功效所需样本量的估计。

可以。比如质检场景检验次品率是否超过 2% 的标准,把 p₀ 设为 0.02 即可,工具支持任意 0~1 的假设概率。

经验法则 np₀ ≥ 5 且 n(1−p₀) ≥ 5 时 z 近似已相当好;更严格的教科书要求 ≥ 10。p₀ 越接近 0.5,近似越早可用;p₀ 极端(如 0.01)时需要大得多的样本。不确定时用二项精确检验永远没错——它只是计算量大,不会错。

研究假设有方向性(「新药更好」「缺陷率超标」)且该方向在数据收集前就已确定,用单侧;只想知道「是否不同」,用双侧。药监和期刊的保守立场是默认双侧——单侧检验的 α 实际上是双侧的一半,事后改单侧等于偷偷放宽标准。

按「p ≤ α 拒绝」的约定算显著,但边界结果的正确姿势是报告精确 p 值和置信区间,说明结论的脆弱性,而不是纠结小数点后第四位。明智的做法是承认「证据强度刚好及格」,并考虑扩大样本复验。

能,且配套的精确区间叫 Clopper-Pearson 区间——用二项分布反解出来的「恰好使观测值处于尾部 α/2」的 p 范围。它比常用的 Wald 区间(p̂ ± z√(p̂q̂/n))保守,小样本或 p̂ 接近 0/1 时应优先使用。本工具的 p 值即基于此精确原理。

三个常见来源:①双侧定义不同(双倍单侧 vs 似然法);②连续性校正(z 近似 ±0.5 修正);③mid-p 校正(把观测点概率只算一半,检验更积极)。先核对定义再核对计算,多数「不一致」其实都对。

要。筛 20 个产品批次各做一次 α = 0.05 的检验,即使全部合格,期望也有 1 次假阳性。家族错误率用 Bonferroni(α/检验次数)或更高效的 Holm 法控制;探索性筛选可报告 FDR(错误发现率)。只做一次检验则无需操心。

离散分布的 p 值只能取离散值,「恰好 0.05」常无法实现——实际拒绝域对应的 α 可能是 0.032 或 0.057。保守策略取不超过 0.05 的最大值(实际 α = 0.032),检验比名义水平更严;mid-p 法可缓解这种保守性,学界仍有争议。

参考资料

  1. [1]NIST 统计手册:二项检验(Sign Test 与二项精确检验)
  2. [2]Clopper, C. & Pearson, E. S. (1934) 二项置信区间经典论文(JSTOR)
  3. [3]Wikipedia:二项检验
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凯文内容作者Calcton 数学编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-04-29

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Calcton 数学编辑组:标准教科书(高中至大学低年级)与常用数学手册的公式口径。

引用本页

GB/T 7714 格式

Calcton. 二项检验计算器[EB/OL]. https://www.calcton.com/binomial-test, 2026-04-29.

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参考来源与更新说明

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最后更新:2026-04-29。

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