La prueba de que la distribución hipergeométrica con un gran $N$ enfoques de la distribución binomial.

Question

Tengo este problema en un libro de texto que no tiene una solución. Es:

Vamos $$f(x)=\frac{\binom{r}{x} \binom{N-r}{n-x}}{\binom{N}{n}}\;,$$ and keep $p=\dfrac{r}{N}$ fixed. Prove that $$\lim_{N \rightarrow \infty} f(x)=\binom{n}{x} p^x (1-p)^{n-x}\;.$$

A pesar de que puede encontrar un montón de ejemplos de utilización de la binomial a la aproximación de las hipergeométrica para valores muy grandes de $N$, no pude encontrar una completa prueba de esto en línea.

Answer 1

Escribir el pmf de la distribución hipergeométrica en términos de factoriales: $$\begin{eqnarray} \frac{\binom{r}{x} \binom{N-r}{n-x}}{\binom{N}{n}} &=& \frac{r!}{\color\green{x!} \cdot (r-x)!} \frac{(N-r)!}{\color\green{(n-x)!} \cdot (N-n -(r-x))!} \cdot \frac{\color\green{n!} \cdot (N-n)!}{N!} \\ &=& \color\green{\binom{n}{x}} \cdot \frac{r!/(r-x)!}{N!/(N-x)!} \cdot \frac{(N-r)! \cdot (N-n)!}{(N-x)! \cdot (N-r-(n-x))!} \\ &=& \binom{n}{x} \cdot \frac{r!/(r-x)!}{N!/(N-x)!} \cdot \frac{(N-r)!/(N-r-(n-x))!}{(N-n+(n-x))!/(N-n)! } \\ &=& \binom{n}{x} \cdot \prod_{k=1}^x \frac{(r-x+k)}{(N-x+k)} \cdot \prod_{m=1}^{n-x}\frac{(N-r-(n-x)+m)}{(N-n+m) } \end{eqnarray} $$ Ahora tomando el gran $N$ límite fijo $r/N$, $n$ y $x$ obtenemos el binomio pmf, ya que $$ \lim_{N \to \infty} \frac{(r-x+k)}{(N-x+k)} = \lim_{N \to \infty} \frac{r}{N} = p $$ y $$ \lim_{N \to \infty} \frac{(N-r-(n-x)+m)}{(N-n+m) } = \lim_{N \to \infty} \frac{N-r}{N} = 1-p $$