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泊松分佈和泊松過程

泊松分佈的由來 泊松分佈由二項分佈演進而來。二項分佈十分好理解,給你n次機會拋硬幣,硬幣正面向上的概率為p,問在這n次機會中有k次(k<=n)硬幣朝上的概率為多少? 在這n次拋硬幣中,硬幣朝上的次數的期望有多少?
如果現在我能根據n的大小來控制p,從而控制這個期望,即無論n為多大,硬幣朝上的次數的期望不變(恆為lambda):
那麼當n趨於無窮的時候,P(K_heads)將趨於泊松分佈,即: 所以,實驗結果滿足泊松分佈的實驗即為泊松過程。泊松過程把離散的伯努利過程變得連續化了:原來是拋n次硬幣,現在變成了無窮多次拋硬幣;原來某次拋硬幣得到正面的概率是p,而現在p無限接近於0(p=lambda/n),即:非常難丟擲正面朝上的硬幣;但是n次實驗中硬幣朝上的次數的期望不變,即lambda恆定。在泊松過程中,我們把丟擲硬幣正面這樣的事件叫做到達
(Arrival)。把單位時間內到達的數量,叫做到達率(Arrival Rate)。 故,泊松過程需要滿足以下三個性質: 1. 在任意單位時間長度內,到達率是穩定的。對應於無窮次拋硬幣的例子,我們相當於把一個單位時間分割成了無窮次拋硬幣的實驗,每次實驗產生正面的概率都是一樣的(為lambda/n),而在這無窮個拋硬幣實驗之後(即一個單位時間之後)我們期望能丟擲lambda個正面的硬幣。這個性質類比於在有限次拋硬幣(二次分佈)的例子中保證了每次擲出硬幣為正面的概率都為p。  2. 未來的實驗結果與過去的實驗結果無關。對應於無窮次拋硬幣的例子,之前不管丟擲了多少個正面和反面的硬幣,都不會影響之後硬幣出現的結果。 3. 在極小的一段時間內,有1次到達的概率非常小,沒有到達的概率非常大。對應於無窮次拋硬幣的例子,我們發現硬幣朝上的概率p=lambda/n趨向於0。