泊松分布是一种离散概率分布,主要用于描述在固定时间或空间内随机事件发生的次数。其核心特点如下:
一、核心特性
期望与方差相等 泊松分布的参数λ既是分布的期望值(E(X)=λ),也是方差(Var(X)=λ)。
可加性
若X₁和X₂是两个独立的泊松随机变量,参数分别为λ₁和λ₂,则X₁+X₂服从参数为λ₁+λ₂的泊松分布。
无记忆性
事件在任意时间点的发生次数与过去无关,即P(X > s + t | X > s) = P(X > t)。
离散性
取值范围为非负整数(0, 1, 2, …),概率质量函数为:
$$P(X=k) = \frac{e^{-\lambda} \lambda^k}{k!}$$
其中λ是单位时间/空间的平均事件发生率。
分布形态
当λ较小时,分布右偏;随着λ增大,分布逐渐对称,趋近于正态分布。
二、其他重要性质
稀疏性: 适用于描述单位时间/空间内稀有事件的发生次数。 参数λ的意义
近似性:当二项分布的n很大且p很小时(如n≥20, p≤0.05),泊松分布可作为二项分布的近似,参数λ=np。
三、应用场景
电话呼叫中心:统计每小时来电次数。
自然现象:如放射性衰变、DNA序列变异等。
排队系统:描述服务请求到达频率。
四、与其他分布的对比
| 分布类型 | 适用条件 | 关键参数 |
|----------------|--------------------------------------------------------------------------|----------------|
| 泊松分布 | 独立事件、低概率、稀有事件 | λ(平均发生率) |
| 二项分布 | n次独立试验,每次成功概率p | n(试验次数),p(成功概率) |
| 正态分布 | 大样本近似,对称钟形曲线 | μ(均值),σ²(方差) |
通过以上特性和应用,泊松分布在概率论与统计学中具有广泛的应用价值。