iT邦幫忙

第 11 屆 iThome 鐵人賽

DAY 25
1

今天我們介紹一些常見的分配。根據維基百科對機率分配的定義分為兩種,狹義和廣義。狹義是指隨機變量的機率分佈函數,如機率密度函數(probability density function, pdf)和累積分配函數(cumulative distribution function, cdf)。
機率密度函數簡單來說就是用一個函數來描述分佈,常用https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=f(x)來表示;累積分配函數則是指函數曲線下的面積,https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=F_%7BX%7D(a)%20%3D%20%7B%5Cmathbb%20P%7D%20(X%20%5Cle%20a)
上述是單變量的部分,多變量的函數為,聯合機率密度函數(joint probability density function),https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=f_%7BX%2CY%7D(x%2Cy)%20%3D%20P(X%3Dx%2C%20Y%3Dy)

機率分配可以分為兩種,離散型和連續型,這是根據隨機變數的性質而區分出來的。以下僅列出幾種常見的分配,
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20190927/20119600nc0oPYYgTj.jpg
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20190927/20119600oWYSe51ylD.jpg

範例

I型計數器可以用來測量衰變率,衰變率是以未知的速率隨機發生。每一次放射性衰變會把計數器鎖住https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=3*10%5E%7B-9%7D秒,在這段時間內所發生的任何衰變都不會被計數,試問如何調整計數器接收數據以考慮丟失的信息。

  1. 提出問題
    https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20190927/2011960054K0hOdADU.jpg
  2. 選擇建模方法
    這此選用連續型的機率模型,根據問題的性質選用指數分配
  3. 推導模型的數學表達式
    所有相繼兩次放射性衰變之間的時間是獨立的,而且都服從帶有速率參數https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=%5Clambda的指數分配。令https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=X_n%20%3D%20T_n%20-%20T_%7Bn%2B1%7D表示相繼兩次觀察到的衰變的時間差。隨機時間https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=X_n由兩部分組成,至少的等待時間https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=a%20%3D%203*10%5E%7B-9%7D秒以及等待到下一次衰變的時間https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=Y_n秒。https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=Y_n是服從參數https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=%5Clambda的指數分配。因此https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=X_n%20%3D%20a%20%2B%20Y_n
  4. 求解模型
    https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=E(X_n)%20%3D%20a%2B%20E(Y_n),其中https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=E(Y_n)%20%20%3D%20%5Cfrac%7B1%7D%7B%5Clambda%7D
    根據強大數定律
    https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20190927/2011960018UqXrNFw6.jpg的機率為1,亦即https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=%5Cfrac%7BT_n%7D%7Bn%7D%20%5Crightarrow%20a%20%2B%20%5Cfrac%7B1%7D%7B%5Clambda%7D,當https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=n很大時,可近似為https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=%5Cfrac%7BT_n%7D%7Bn%7D%20%3D%20a%20%2B%20%5Cfrac%7B1%7D%7B%5Clambda%7D
    https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=%5Clambda求解可得,https://chart.googleapis.com/chart?cht=tx&chl=%5Clambda%20%3D%20%5Cfrac%7Bn%7D%7BT_n%20-%20na%7D
  5. 表達分析結果
    我們得到一個衰變率公式,它可以矯正由計數器被鎖住而引起的信息丟失

上一篇
Day 24 : 機率模型簡介
下一篇
Day 26 : 隨機模型 -- 馬可夫鏈
系列文
連接數學與現實世界的橋樑 -- 數學建模30
圖片
  直播研討會
圖片
{{ item.channelVendor }} {{ item.webinarstarted }} |
{{ formatDate(item.duration) }}
直播中

尚未有邦友留言

立即登入留言