概率论

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概率论

2024-07-16 00:06:24| 来源: 网络整理| 查看: 265

(一)泊松分布是什么

泊松分布是用于近似二项分布的情况的。二项分布有两个参数,一个是事件发生的概率p,一个是试验的总数n。当p非常小且n也有一定大的时候(n大于等于20,p小于等于0.05),就可以用泊松分布来近似二项分布,用泊松分布来近似二项分布的好处是计算方便。

 

(二)泊松分布公式以及通俗地推导过程 泊松分布公式:

P(X=k)=\frac{\lambda ^{k}e^{-\lambda }}{k!}

 

通俗推导:

假设某一零件厂每天生成的次品数如下:

周一周二周三周四周五37465

均值为:

假设我们把每天工厂生产时间设为T:

再把T分为n=4份,并把周一生产出的三个次品放进去:

此时工厂在每个时间段生成次品的概率就如同抛硬币,要么出现,要么不出现,这样子工厂生产次品的概率符合二项分布:

\binom{4}{3}p^{^{3}}(1-p)^{^{1}}

但当把数据换成周二的7个次品呢?

则出现每个时间段多余一个次品的情况,这样的话就不符合二项分布了。要使其符合二项分布,就必须使n变大,现在让我们把n=8:

这样子又能符合二项分布了:

\binom{8}{7}p^{7}(1-p)^{^{1}}

即只要不出现一个时间段内出现两个次品的情况,就能用二项分布解决。

为了达成一个时间段内不出现两个次品的条件,我们干脆把n趋向于无穷,因为n越大,T分成的时间段就越多:

更抽象一点,T时间里出现k个次品的概率为:(式子1)

上式中,n趋于无穷,k是可以确定的,那么p应该怎么求呢?

上面的式子1,已经符合二项分布的,而二项分布的期望为:

因此:

----(式子2)

 

有了式子2后,式子1可以变成:

计算这个极限:

因为当n \to \infty时:

所以:

最后把\mu =\lambda,得到泊松分布的概率密度函数的公式:

画出概率密度函数:

当k=8时,绿色部分加起来为0.93,即每天生产次品不超过8个的概率为0.93

(三)总结:

当p十分小且n也比较大的时候可以推荐用泊松分布(n大于等于20,p小于等于0.05)。

(四)例题分析计算

计算机硬件公司制造某芯片,次品率为0.1%,各芯片称为次品相互独立,求在1000个产品中至少有2只次品的概率,以X记产品中的次品数。

解:

用二项分布:

P\left \{ X\geq 2 \right \}=1-P\left \{ X=0 \right \}-P\left \{ X=1 \right \} =1-(0.999)^{^{1000}}-\binom{1000}{1}(0.999)^{999}(0.001)\approx 0.2642411

用泊松分布计算:

由提:\lambda =1000\times 0.001=1,代入泊松分布的式子:

P\left \{ X\geq 2 \right \}=1-P\left \{ X=0 \right \}-P\left \{ X=1 \right \}=1-e^{-1}-e^{^{-1}}\approx 0.2642411

显然用泊松分布计算方便一点。

 



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