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泊松分布


泊松分布

给定一个泊松过程,准确获得n个在中取得的成功N个试验是由二项分布

 P_P(n|n)=(n!)/(n!(n-n)!)p^n(1-p)^(n-n)。
(1)

将分布视为预期成功次数的函数

 nu=Np
(2)

而不是样本大小 N个用于固定第页,方程式(2)然后变成

 P_(nu/N)(N|N)=(N!)/(N!(N-N)!)(nu/N)^N(1-nu/N)(N-N),
(3)

样本大小 N个变大,分布就会接近

P_nu(n)=lim_(N->infty)P_P(N|N)
(4)
=lim_(N->infty)(N(N-1)。。。(N-N+1))/(N!)(nu^N)/(N^N)(1-nu/N)^N(1-nu/N)^(-N)
(5)
=lim_(N->infty)(N(N-1)。。。(N-N+1))/(N^N)(nu^N)/(N!)(1-nu/N)^N(1-nu/N)^(-N)
(6)
=1·(nu^n)/(n!)·e^(-nu)·1
(7)
=(nu^ne^(-nu))/(n!),
(8)

即泊松分布(Papoulis 1984,第101和554页;Pfeiffer和Schum 1973,第200页)。请注意样品大小 N个已完全退出具有相同功能的概率函数所有值的形式努.

泊松分布在沃尔夫拉姆语言作为泊松分布[].

正如预期的那样,泊松分布被规范化,因此概率之和等于1,因为

 sum_(n=0)^inftyP_nu(n)=e^(-nu)sum_(n=0)^infty(nu^n)/(n!)=e^(-nu)e^nu=1。
(9)

概率比由下式给出

 (P_nu(n=i+1))/(P(n=i))=((nu^(i+1)e^(-nu))//((e^(-nu)nu^i)/(i!))=nu/(i+1)。
(10)

泊松分布在以下情况下达到最大值

 (dP_nu(n))/(dn)=(e^(-nu)n(γ-H_n+lnnu))/,
(11)

哪里伽马射线Euler-Mascheroni常数H_ n是一个谐波数,导致超越方程式

 gamma-H_n+lnnu=0,
(12)

无法准确解决n个.

这个动量生成函数泊松分布由下式给出

百万吨=e(-nu)e(nue)=e(nu(e ^t-1))
(13)
M^'(吨)=nue^te^(nu(e^t-1))
(14)
M^(“”)(t)=(nue^t)^2e^(nu(e^t-1))+nue^te^
(15)
R(吨)=nu(e ^t-1)
(16)
R^'(吨)=努埃特
(17)
R^(“”)(t)=编号,
(18)

所以

亩=R^'(0)=nu
(19)
西格玛^2=R^(“”)(0)=nu
(20)

(Papoulis 1984,第554页)。

这个原始时刻也可以通过求和直接计算,这将产生与潜水钟多项式的 phin(x)第二斯特林数友善的,

 phi_n(x)=sum_(k=0)^infty(e^(-x)x^k)/(k!)k^n=sum=(k=1)^nx^kS(n,k)
(21)

称为多宾斯基公式因此,

mu_2^'=nu(1+nu)
(22)
mu_3^’=nu(1+3nu+nu^2)
(23)
μ4^'=nu(1+7nu+6nu^2+nu^3)。
(24)

这个中心力矩然后可以计算为

二氧化锰=努
(25)
mu_3=努
(26)
四氧化二锰=nu(1+3nu),
(27)

所以意思是,方差,偏斜度,峰态超越

亩=努
(28)
西格玛^2=努
(29)
γ_1=(mu_3)/(σ^3)=nu/(nu^(3/2))=nu^
(30)
γ_2=(mu4)/(sigma^4)-3=(nu(1+3nu))/(nu^2)-3
(31)
=(nu+3nu^2-3nu^2)/(nu^2)=nu^(-1)。
(32)

这个特征函数对于泊松分布是

 φ(t)=e^(nu(e ^(it)-1))
(33)

(Papoulis 1984,第154和554页),以及累积生成功能

 K(h)=nu(e^h-1)=nu(h+1/(2!)h^2+1/(3!)h*3+…),
(34)

所以

 kappa_r=数值。
(35)

这个平均偏差泊松分布由提供

 MD=(2e^(-nu)nu^(|nu_|+1))/(|_nu_|!)。
(36)

泊松分布也可以表示为

 λ=nu/x,
(37)

变化率,以便

 P_nu(n)=((lambdax)^ne^(-lambdax))/(n!)。
(38)

这个动量生成函数两个变量的泊松分布如下所示

 M(t)=e^((nu_1+nu_2)(e^t-1))。
(39)

如果自变量x_1型,x2个, ...,x否具有带参数的泊松分布mu_1,二氧化锰, ...,mu_N(_N),然后

 X=总和_(j=1)^Nx_j
(40)

具有带参数的泊松分布

 mu=总和_(j=1)^Nmu_j。
(41)

这可以从累积生成功能

 K_j(h)=mu_j(e^h-1)
(42)
 K=sum_(j)K_j(h)=(e^h-1)sum_(j)mu_j=mu(e^h-1)。
(43)

Saslaw(1989)使用泊松分布的推广来模拟宇宙中观测到的星系团。该分布的形式如下所示

 f_b(N)=(N^_(1-b))/(N!)[N^_,
(44)

哪里N个是一个体积中星系的数量V(V),N^_=N^_V,n个^_是星系的平均密度,以及b=-W/(2K)约0.70+/-0.05,使用0<=b<1是重力能与动能之比特殊运动的能量b=0给予

 f_0(N)=(e^(-N^_)N^_^N)/(N!),
(45)

这实际上是一个泊松分布nu=N^_类似地b=1给予f_1(N)=0.


另请参阅

二项分布,Erlang分布,泊松过程,泊松定理 在数学世界课堂上探索这个主题

与Wolfram一起探索| Alpha

工具书类

Beyer,W.H。CRC标准数学表,第28版。佛罗里达州博卡拉顿:CRC出版社,第532页,1987Grimmet,G.和Stirzaker,D。概率和随机过程,第2版。英国牛津:牛津大学出版社,1992年。帕普利斯,A.“泊松过程和散粒噪声”第16章概率,随机变量和随机过程,第二版。纽约:McGraw-Hill,第554-576页,1984年。Pfeiffer,体育。和Schum,D.A。引言应用概率。纽约:学术出版社,1973年。按下,宽高比。;弗兰纳里,B.P。;Teukolsky,S.A。;和韦特林。“不完全伽马函数,误差函数,奇方概率函数,累积泊松函数。“§6.2数字的FORTRAN:科学计算的艺术,第二版。英国剑桥:剑桥大学出版社,第209-2141992页。西卡罗来纳州萨斯劳。“星系聚类的统计分布函数的一些性质。”天体物理学。J。 341, 588-598, 1989.明镜,M.R。理论概率统计问题。纽约:McGraw-Hill,第111-112页,1992

参考Wolfram | Alpha

泊松分布

引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“泊松分布。”发件人数学世界--Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/PoissonDistribution.html

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