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Laboratorio di probabilità

Vedi la probabilità
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Simula distribuzioni, lancia migliaia di campioni e osserva teoremi fondamentali emergere in tempo reale. Muovi gli slider, premi avvia, lascia che i dati si accumulino.

macchina di Galton · live
Inferenza statistica
Distribuzioni discrete

Funzione di massa di probabilità

Confronta la PMF teorica (contorno blu) con la frequenza dei campioni simulati (barre piene). Cambia i parametri o lancia migliaia di estrazioni. Trascina sul grafico per misurare P(a ≤ X ≤ b).

Prove n{{ binomN }}
Probabilità p{{ binomPLbl }}
Tasso λ{{ poisLambdaLbl }}
Probabilità p{{ geomPLbl }}
Media teorica
{{ dMeanLbl }}
Varianza
{{ dVarLbl }}
Media campioni
{{ dSampMeanLbl }}
Campioni
{{ dTotalLbl }}
PMF a confronto
{{ lk.label }}
Teorica Campioni
Distribuzioni continue

Densità di probabilità

La curva mostra la densità teorica; le barre sono l'istogramma normalizzato dei campioni. Più estrazioni → meglio approssima. Trascina sul grafico per l'area P(a ≤ X ≤ b).

Media μ{{ normMuLbl }}
Dev. standard σ{{ normSigmaLbl }}
Tasso λ{{ expLambdaLbl }}
Minimo a{{ uniALbl }}
Massimo b{{ uniBLbl }}
Media teorica
{{ cMeanLbl }}
Varianza
{{ cVarLbl }}
Media campioni
{{ cSampMeanLbl }}
Campioni
{{ cTotalLbl }}
Curve a confronto
{{ lk.label }}
Teorica Campioni
Teorema del limite centrale

Le medie diventano normali

Estrai n valori da una distribuzione qualsiasi e calcola la media. Ripeti migliaia di volte: la distribuzione delle medie tende a una gaussiana, anche se la sorgente non lo è.

Ampiezza campione n{{ cltN }}

Con n=1 vedi la distribuzione originale. Aumentando n la curva delle medie si stringe e si fa simmetrica.

Prove
{{ cltTrialsLbl }}
Err. std teorico
{{ cltSeLbl }}
Normale prevista Medie campionarie
Legge dei grandi numeri

La media converge al valore atteso

Lancia una moneta o un dado all'infinito: la media campionaria oscilla all'inizio e si stabilizza sul valore teorico man mano che le prove crescono (asse orizzontale logaritmico).

Media corrente
{{ lgnEstLbl }}
Valore atteso
{{ lgnTrueLbl }}
Prove
{{ lgnNLbl }}
Media campionaria Valore atteso
Metodo Monte Carlo

Stimare π con la casualità

Lancia punti a caso in un quadrato 2×2. La frazione che cade nel cerchio inscritto vale circa π/4: moltiplica per 4 e ottieni una stima di π che migliora con i punti.

Stima di π
{{ mcPiLbl }}
errore {{ mcErrLbl }}
Nel cerchio
{{ mcInLbl }}
Totale
{{ mcTotLbl }}
Macchina di Galton

Dal caso alla campana

Ogni pallina rimbalza a sinistra o destra a ogni chiodo. Sommando tanti percorsi casuali (binomiali) le palline si distribuiscono come una gaussiana nei contenitori in basso.

File di chiodi{{ galtonRows }}
Palline cadute
{{ galtonTotalLbl }}
Teorema di Bayes

Il paradosso del test diagnostico

Anche un test molto accurato può dare pochi malati tra i positivi, se la malattia è rara. Il diagramma ad aree mostra le quattro categorie: la probabilità a posteriori P(malato | positivo) è l'area arancione sul totale dei positivi.

Prevalenza P(M){{ bayesPriorLbl }}
Sensibilità P(+|M){{ bayesSensLbl }}
Specificità P(−|S){{ bayesSpecLbl }}
P(malato | test positivo)
{{ bayesPostLbl }}
Veri positivi
{{ bayesTpLbl }}
Falsi positivi
{{ bayesFpLbl }}
Veri positivi (malati +) Falsi positivi (sani +) Negativi
Una popolazione di 1.000 persone
Tra tutti i positivi (celle accese), solo la quota arancione è davvero malata = {{ bayesPostLbl }}
Veri positivi · {{ bayesNvp }} Falsi positivi · {{ bayesNfp }} Falsi negativi · {{ bayesNfn }} Veri negativi · {{ bayesNvn }}
Distribuzione congiunta

Correlazione tra due variabili

Campiona coppie (X, Y) da una normale bivariata. Il coefficiente ρ governa quanto le due variabili si muovono insieme: a ρ=0 la nuvola è circolare, verso ±1 collassa su una retta.

Correlazione ρ{{ corrRhoLbl }}
ρ teorico
{{ corrRhoLbl }}
r campionario
{{ corrSampLbl }}
Punti campionati
{{ corrNLbl }}

Le linee tratteggiate sono le medie; l'ellisse mostra la regione di concentrazione al variare di ρ.

Processo di Poisson

Eventi casuali nel tempo

Gli eventi arrivano a un tasso medio λ al secondo, con tempi di attesa esponenziali e indipendenti. Avvia il processo e guarda gli istanti accumularsi sulla linea temporale; il conteggio per intervallo segue una Poisson.

Tasso λ (ev/s){{ ppRateLbl }}
Eventi totali
{{ ppCountLbl }}
Tempo trascorso
{{ ppTimeLbl }}
Attesa media
{{ ppGapLbl }}
Tasso osservato
{{ ppObsRateLbl }}
Istante di un evento Conteggio per finestra di 1 s
Catene di Markov

Stati che si evolvono nel tempo

Tre stati meteo — Sole, Nuvole, Pioggia — con probabilità di transizione fisse. Il prossimo stato dipende solo dall'attuale. Lascia camminare il sistema: la frequenza di visita converge alla distribuzione stazionaria.

Stato corrente
{{ mkCurrentLbl }}
Frequenza di visita vs stazionaria
{{ st.name }}{{ st.freqLbl }} / {{ st.statLbl }}
Passi totali
{{ mkStepsLbl }}
Inferenza statistica

Intervalli di confidenza

Da ogni campione di n osservazioni (vera media μ=0) si costruisce un intervallo. Il livello di confidenza è la frazione di intervalli che, ripetendo l'esperimento, contengono μ. Genera tante repliche e confronta la copertura osservata con quella nominale.

Ampiezza campione n{{ ciNLbl }}
Livello di confidenza{{ ciLevelLbl }}
Copertura osservata
{{ ciCovLbl }}
Campioni
{{ ciCountLbl }}
Intervalli che mancano μ
{{ ciMissLbl }}

In rosso gli intervalli che non contengono la vera media. La riga tratteggiata in ambra è μ.

Inferenza statistica

Test d'ipotesi e potenza

Test z bilaterale su H₀: μ=0. La curva neutra è la distribuzione sotto H₀, quella colorata sotto la verità (μ≠0). L'area in rosso oltre ±z* è il livello α (falsi positivi); la frazione di curva vera che vi cade è la potenza. Lancia tanti test e confronta i rifiuti osservati con la potenza teorica.

Effetto vero μ{{ htMuLbl }}
Ampiezza campione n{{ htNLbl }}
Livello α{{ htAlphaLbl }}
Potenza teorica
{{ htPowerLbl }}
Rifiuti osservati
{{ htRejLbl }}
Soglia z*
±{{ htZcLbl }}
Test eseguiti
{{ htNTestLbl }}
Zona di rifiuto (α) Distribuzione vera
Inferenza statistica

Distribuzioni t e χ²

Le distribuzioni campionarie fondamentali. La t di Student governa le medie quando la varianza è stimata; la χ² descrive somme di quadrati di normali. Genera campioni e guarda l'istogramma adagiarsi sulla densità teorica.

Gradi di libertà ν{{ tdDfLbl }}
Gradi di libertà k{{ tdKLbl }}
Media teorica
{{ tdMeanThLbl }}
Media osservata
{{ tdMeanObsLbl }}
Varianza teorica
{{ tdVarThLbl }}
Campioni
{{ tdCountLbl }}

La curva tratteggiata in ambra è la normale standard: la t la raggiunge al crescere di ν.

Inferenza statistica

Regressione lineare

I dati nascono da y = β·x + rumore. La retta ai minimi quadrati (piena) stima la relazione vera (tratteggio in ambra). Aggiungi punti e regola il rumore: più dispersione o meno dati rendono la stima più incerta e abbassano R².

Pendenza vera β{{ regrSlopeLbl }}
Rumore σ{{ regrNoiseLbl }}
Pendenza stimata
{{ regrSlopeEstLbl }}
Intercetta
{{ regrInterLbl }}
{{ regrR2Lbl }}
Punti
{{ regrNLbl }}
Retta ai minimi quadrati Relazione vera