포아송분포(Poisson Distribution)

deejayosamu·2025년 1월 6일

여러가지 분포

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Random Variable

단위 시간(또는 단위 공간) 내에 사건이 발생하는 횟수

분포의 특성

  • pmf of XX
    PX(x)=eλλxx! (x=0,1,2,...)(λ>0)P_X(x)=\frac{e^{-\lambda} \lambda^x}{x!} \space (x=0,1,2,...)(\lambda>0)

    x=0eλλxx!=1?From Talyor expansion,et=x=0txx!x=0ettxx!=1 for any t\sum_{x=0}^{\infty}\frac{e^{-\lambda} \lambda^x}{x!}=1?\\ From \space Talyor \space expansion, e^t=\sum_{x=0}^{\infty}\frac{t^x}{x!}\\ \sum_{x=0}^{\infty}\frac{e^{-t}t^x}{x!}=1 \space for \space any \space t

  • 기댓값
    E(X)=λE(X)=\lambda
    pf)
    E(X)=x=0xeλλxx!=x=1eλλx(x1)!Let t=x1t=0eλλt+1t!=t=0λeλλtt!=λE(X)=\sum_{x=0}^{\infty}x\frac{e^{-\lambda} \lambda^x}{x!}=\sum_{x=1}^{\infty}\frac{e^{-\lambda} \lambda^x}{(x-1)!}\\ Let \space t=x-1\\ \sum_{t=0}^{\infty}\frac{e^{-\lambda} \lambda^{t+1}}{t!}=\sum_{t=0}^{\infty}\lambda\frac{e^{-\lambda} \lambda^t}{t!}=\lambda

  • 분산
    Var(X)=λVar(X)=\lambda
    pf)
    E(X(X1))=x=0x(x1)eλλxx!=x=2eλλx(x2)!Let t=x2t=0eλλt+2t!=t=0λ2eλλtt!=λ2=E(X2)E(X)E(X2)=λ2+λVar(X)=E(X2)[E(X)]2=λ2+λλ2=λE(X(X-1))=\sum_{x=0}^{\infty}x(x-1)\frac{e^{-\lambda} \lambda^x}{x!}=\sum_{x=2}^{\infty}\frac{e^{-\lambda} \lambda^x}{(x-2)!}\\ Let \space t=x-2\\ \sum_{t=0}^{\infty}\frac{e^{-\lambda} \lambda^{t+2}}{t!}=\sum_{t=0}^{\infty}\lambda^2\frac{e^{-\lambda} \lambda^t}{t!}=\lambda^2=E(X^2)-E(X)\\ E(X^2)=\lambda^2+\lambda\\ Var(X)=E(X^2)-[E(X)]^2=\lambda^2+\lambda-\lambda^2=\lambda

  • mgf
    MX(t)=x=0etxeλλxx!=x=0eλ(etλ)xx!=eλx=0(etλ)xx!=eλeλet=eλ(et1) (<t<)M_X(t)=\sum_{x=0}^{\infty}e^{tx}\frac{e^{-\lambda} \lambda^x}{x!}=\sum_{x=0}^{\infty}\frac{e^{-\lambda} (e^t\lambda)^x}{x!}=e^{-\lambda}\sum_{x=0}^{\infty}\frac{(e^t\lambda)^x}{x!}=e^{-\lambda}e^{\lambda e^t}=e^{\lambda(e^t-1)} \space (-\infty<t<\infty)

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