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泊松分布和指数分布

作者:Alevel与AP及IB辅导中发布日期:2019-10-29 16:19浏览次数: 来源:原创

泊松分布是单位时间内独立事件发生次数的概率分布,指数分布是独立事件的时间间隔的概率分布。

日常生活中,大量事件是有固定频率的。

某医院平均每小时出生3个婴儿

某公司平均每10分钟接到1个电话

某超市平均每天销售4包xx牌奶粉

某网站平均每分钟有2次访问、前端

▶它们的特点就是,我们可以预估这些事件的总数,但是没法知道具体的发生时间。已知平均每小时出生3个婴儿,请问下一个小时,会出生几个?

泊松分布和指数分布

图一

▶有可能一下子出生6个,也有可能一个都不出生。这是我们没法知道的。

泊松分布就是描述某段时间内,事件具体的发生概率。

泊松分布和指数分布

图二

▶上面就是泊松分布的公式。等号的左边,P 表示概率,N表示某种函数关系,t 表示时间,n 表示数量,1小时内出生3个婴儿的概率,就表示为 P(N(1) = 3) 。等号的右边,λ 表示事件的频率。

泊松分布和指数分布

图三

▶接下来两个小时,一个婴儿都不出生的概率是0.25%,基本不可能发生。

接下来一个小时,至少出生两个婴儿的概率是80%。

泊松分布和指数分布

图四

▶泊松分布的图形大概是下面的样子。

泊松分布和指数分布

图五

可以看到,在频率附近,事件的发生概率最高,然后向两边对称下降,即变得越大和越小都不太可能。每小时出生3个婴儿,这是最可能的结果,出生得越多或越少,就越不可能。

指数分布(Exponential Distribution)

指数分布是事件的时间间隔的概率。下面这些都属于指数分布。

婴儿出生的时间间隔

来电的时间间隔

奶粉销售的时间间隔

网站访问的时间间隔

▶指数分布的公式可以从泊松分布推断出来。如果下一个婴儿要间隔时间 t ,就等同于 t 之内没有任何婴儿出生。

泊松分布和指数分布

图六

▶反过来,事件在时间 t 之内发生的概率,就是1减去上面的值。

泊松分布和指数分布

图七

▶接下来15分钟,会有婴儿出生的概率是52.76%。

泊松分布和指数分布

图八

▶接下来的15分钟到30分钟,会有婴儿出生的概率是24.92%。

泊松分布和指数分布

图九

▶指数分布的图形大概是下面的样子。

泊松分布和指数分布

图十

▶可以看到,随着间隔时间变长,事件的发生概率急剧下降,呈指数式衰减。想一想,如果每小时平均出生3个婴儿,上面已经算过了,下一个婴儿间隔2小时才出生的概率是0.25%,那么间隔3小时、间隔4小时的概率,是不是更接近于0?

总结

一句话总结:泊松分布是单位时间内独立事件发生次数的概率分布,指数分布是独立事件的时间间隔的概率分布。

请注意是"独立事件",泊松分布和指数分布的前提是,事件之间不能有关联。


(声明:本文仅代表作者观点,不代表本站观点,仅做陈列之用)

[责编:雨滴]

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