几何分布

离散型概率分布

几何分布是概率论与数理统计课程的一种常见分布,具有“无记忆性”这一特征性质。 几何分布的定义为:在 伯努利试验 中,记每次试验中事件A发生的概率为P,试验进行到事件A出现时停止,此时所进行的试验次数为X。其分布列为 , ,此分布列是 等比数列 的一般项,因此称X服从几何分布,记为 。

几何分布广泛运用在 信息工程 、 电子工程 、 控制论 、 经济学 等领域。1067年,Ferguson首次提出用 顺序统计量 来刻划几何分布的特征。

应用公式

公式:

它分两种情况:

1.得到1次成功而进行,n次 雅各布·伯努利 实验,n的 概率分布 ,取值范围为『1,2,3,』。

2. 次失败,第n次成功,m的概率分布,取值范围为『0,1,2,3,』。

由两种不同情况而得出的期望和 方差 如下:

。

。

概率为p的事件A,以X记A首次发生所进行的试验次数,则X的分布列:

具有这种 分布列 的 随机变量 ,称为服从参数p的几何分布。

函数:

R=geornd(P)

R=geornd(P,m,n)

R=geornd(P,[m,n])

描述:

R=geornd(P)生成参数为P服从几何分布的和P相同的阵列。P可以是 向量 、矩阵或者多维数组。P必须介于0,1之间。

R=geornd(P,m,n)或者R=geornd(P,[m,n])生成参数为P的服从几何分布的m*n*的阵列。

举例:

r1=geornd(1./2.^(1:6))

r1 =21025260

r2 =geornd(0.01,)

r2=651833429163

r3=geornd(0.5,1,6)

r3=071310

定义

编辑 语音

在 伯努利试验 中,记每次试验中事件A发生的概率为p,试验进行到事件A出现时停止,此时所进行的试验次数为X,其分布列为:

此分布列是 等比数列 的一般项,因此称X服从几何分布,记为X ~ GE(p) 。

实际中有不少 随机变量 服从几何分布,譬如,某产品的不合格率为0.05,则首次查到不合格品的检查次数X ~ GE(0.05) 。

分类

它分两种情况:

(1)为得到1次成功而进行n次伯努利试验,n的 概率分布 ,取值范围为1,2,3,...;

(2) 次失败,第n次成功,m的概率分布,取值范围为0,1,2,3,...。

比如,假设不停地掷 子,直到得到1。投掷次数是随机分布的,取值范围是无穷集合{ 1, 2, 3, ... },并且是一个 的几何分布。

p的分布

概率为p的事件A,以X记A首次发生所进行的试验次数,则X的分布列:

具有这种分布列的 随机变量 X,称为服从参数p的几何分布,记为X~Geo(p)。

几何分布的期望, 方差 。

推广

推广1

现进行如下试验,在 伯努利试验 中,记每次试验中事件A发生的概率为p,试验进行到事件A和都出现后停止,此时所进行的试验次数为X,则有:

其中, 。

因此,上式可以成为一个分布列,此分布列是两个 等比数列 一般项的和,在这里称X服从两事件下推广的几何分布,记为X ~ PGE(2;p) , 数学期望 为:。当P =时,E(X) 取最小值,此时E(X)= 3.

推广2

现进行 独立重复试验 ,每次试验会有三个事件A、B、C中的其中一个发生,记每次试验中事件A、B、C发生的概率分别为,且。试验进行到事件A、B、C都发生后停止,此时所进行的试验次数为X,则有:

其中,k=3,4,...。因此上式也可以作为一个分布列,此分布列是六个 等比数列 一般项的和与差,称X服从三事件下推广的几何分布,记为X ~ PGE(3;)。数学期望为:

容易验证,当时,E(X)有最小值,此时E(X)=5.5  。

参考资料

  1. 2023-12-28
  2. 2023-12-28
  3. 2023-12-28
  4. 2023-12-27