ExponentialDistribution
表示一个指数分布,其标度与参数 λ 成反比.
更多信息
- 在一个指数分布中,当 时值 的概率密度与 成正比,当 时为零. »
- ExponentialDistribution 中 λ 可以为任意正实数.
- ExponentialDistribution 允许 λ 可为任意单位维度的数量. »
- ExponentialDistribution 可以和诸如 Mean、CDF 及 RandomVariate 的函数连用. »
背景
- ExponentialDistribution[λ] 表示定义在区间 上的连续统计分布,以正实数 λ 作为参数. 指数分布的概率密度函数(PDF)是单调递减的. 此外,PDF 的尾部较“薄”,也就是说对于较大的值 ,PDF 呈指数级降低.(这一行为可以通过分析该分布的 SurvivalFunction 进行精确量化.)指数分布有时也被称作负指数分布、单参数指数分布,或反对数分布.
- 从历史上看,指数分布被广泛地用于描述在“随机时间”(也就是说,个体的未来寿命具有相同的分布,而不论其目前状态如何)重复发生的事件. 在近75年来,指数分布的应用显著增加,部分原因在于50年代中前期开始在顺序统计领域内开展的大量研究所致. 从那时开始,指数分布被用于模拟速率近似恒定的区间上的各种现象,例如每天在特定时间间隔上打进电话的数量. 在随机过程的研究中,指数分布用于描述齐次泊松过程的到达间隔时间长度(即连续时间计数过程,其增量是独立、固定的泊松分布—用 PoissonProcess 实现). 指数分布也被用在信用风险模型、排队论、可靠性理论、物理学和水文学中.
- RandomVariate 可用于给出一个或多个机器精度或任意精度(后者通过 WorkingPrecision 选项)的指数分布的伪随机变元. Distributed[x,ExponentialDistribution[λ]],更简洁的表示为 xExponentialDistribution[λ],可用于论断随机变量 x 服从指数分布. 然后这类论断可用于诸如 Probability、NProbability、Expectation 和 NExpectation 等函数中.
- 概率密度和累积分布函数可以通过使用 PDF[ExponentialDistribution[λ],x] 和 CDF[ExponentialDistribution[λ],x] 给出. 均值、中位数、方差、原始矩和中心矩可以分别使用 Mean、Median、Variance、Moment 和 CentralMoment 计算.
- DistributionFitTest 可用于检验给定的数据集是否与指数分布相一致,EstimatedDistribution 可用于通过给定数据估计指数参数分布,而 FindDistributionParameters 可用于将数据拟合为指数分布. ProbabilityPlot 可用于生成已知数据相对于符号式指数分布的 CDF 图形,而 QuantilePlot 可用于生成已知数据相对于符号式指数分布的分位数的分位数图形.
- TransformedDistribution 可用于表示转换的指数分布,CensoredDistribution 可用于表示在上限和下限值之间删失值的分布,TruncatedDistribution 可用于表示在上限和下限值之间截断值的分布. CopulaDistribution 可用于构建包含指数分布的更高维分布,而 ProductDistribution 可用于计算独立分量分布涉及指数分布的联合分布.
- 指数分布与大量其它分布相关. 它的出现与 PoissonProcess 相结合,引入了与 PoissonDistribution 和 CompoundPoissonDistribution 的关系. 鉴于 ExponentialDistribution[1] 可以转换为 ExtremeValueDistribution、GumbelDistribution、FrechetDistribution 和 WeibullDistribution 等各个分布,且 ExponentialDistribution 可以通过 TransformedDistribution 和/或 TruncatedDistribution 的方式从 GammaDistribution、LaplaceDistribution、BenktanderWeibullDistribution、LogisticDistribution、ParetoDistribution、PearsonDistribution、PowerDistribution 和 RayleighDistribution 等各个分布得到这一事实,ExponentialDistribution 可被看作极值分布族的基础. 多个分布可以通过将各种其它分布与 ExponentialDistribution 组合导出,例如 GeometricDistribution (通过 ExponentialDistribution 与 PoissonDistribution 组合),KDistribution(通过与 GammaDistribution 组合),HoytDistribution(通过与 ArcSinDistribution 组合),以及 ParetoDistribution(通过与 ErlangDistribution 或 GammaDistribution 组合).
范例
打开所有单元关闭所有单元范围 (7)
持续在参数中使用 Quantity 会产生 QuantityDistribution:
应用 (9)
一个电池的寿命服从参数为 的指数分布. 求一个随机抽取到的电池的寿命小于2500小时的概率:
一个继电器的故障率服从指数分布,其故障率为平均每年出现故障 次. 为了估计产品质量保证价格,估计在前六个月内 10000 个继电器中发生故障的继电器数目. 故障率也称为风险率:
一个产品失效的时间服从参数为 的指数分布. 求在1、2和3 年时的产品可靠性. 可靠性是 SurvivalFunction 的另一个名称:
假设某电器的生命期服从平均生命期为10年的指数分布. 求该电器生命期的分布:
使用 ExponentialDistribution 的无记忆属性:
假设一位顾客在餐厅的等候时间服从指数分布,其平均等候时间为5分钟. 求顾客等候时间超过10分钟的概率:
求在顾客已经等候了至少10分钟的情况下(过去并不重要),顾客必须再等候10分钟的概率:
以下数据记录了从1902年12月16日到1977年3月4日之间全球范围内大地震(震级至少7.5 或者超过 1000 人死亡)发生的间隔天数:
对数据进行 ExponentialDistribution 拟合:
四个独立发射器在一个信号接收器的等候时间服从参数分别为 、、 和 的指数分布. 求来自第三个发送器的信号首先到达接收器的概率:
模拟当 、、 和 时,在接收器每两个信号到达之间的等候时间:
一个系统由4个独立的组件构成,每个组件的寿命服从参数为 的指数分布. 求在500小时前没有一个组件失效的概率:
直接使用 SurvivalFunction:
直接使用 CDF 和 SurvivalFunction:
通过使用 BooleanCountingFunction 用户也可以定义逻辑条件:
在一个光电通信系统中,传输的光在接收端产生电流. 电子数服从泊松分布和其他分布的参数混合,取决于光的类型. 如果源利用强度为 λ 的激光,那么电子数的分布为泊松分布:
如果光源使用热照明,那么泊松参数服从参数为 的 ExponentialDistribution,电子数的分布如下:
属性和关系 (31)
当使用一个正因子为比例进行缩放时,新生成的分布仍然是指数分布:
BenktanderWeibullDistribution 可化简得到一个经过删截的 ExponentialDistribution:
经过平移后的 ExponentialDistribution 是一个 BenktanderWeibullDistribution:
指数分布是经过尺度缩放后的 BetaDistribution 的极限:
PowerDistribution 可由指数分布转换而得:
可从 PowerDistribution 得到指数分布:
可从 BetaDistribution 得到指数分布:
独立的指数分布的随机变量的和服从 ErlangDistribution:
ExponentialDistribution[1] 可被转化为一个极值分布族:
ExponentialDistribution 是 WeibullDistribution 的一个特殊情况:
ExponentialDistribution 是 GammaDistribution 的一个特殊情况:
两个相同指数分布的变量的差服从 LaplaceDistribution:
两个不同的指数分布的差值服从 VarianceGammaDistribution:
指数分布是 LaplaceDistribution 的一个变换:
LogisticDistribution 是指数分布的一个变换:
LogisticDistribution 是指数分布的一个变换:
ParetoDistribution 是指数分布的一个变换:
ParetoDistribution 的变换产生指数分布:
指数分布是第三类 PearsonDistribution 的一个特例:
PowerDistribution 是指数分布的一个变换:
指数分布可以从 RayleighDistribution 得到:
指数分布是 的极限分布,其中 服从 UniformDistribution:
PoissonDistribution 和指数分布的参数混合服从 GeometricDistribution:
可以从 ExponentialDistribution 和 GammaDistribution 得到 KDistribution:
HoytDistribution 可以从 ExponentialDistribution 和 ArcSinDistribution 得到:
ParetoDistribution 可以作为 ExponentialDistribution 和 ErlangDistribution 的商得到:
ParetoDistribution 可以作为 ExponentialDistribution 和 GammaDistribution 的商得到:
可能存在的问题 (2)
文本
Wolfram Research (2007),ExponentialDistribution,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/ExponentialDistribution.html (更新于 2016 年).
CMS
Wolfram 语言. 2007. "ExponentialDistribution." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. 最新版本 2016. https://reference.wolfram.com/language/ref/ExponentialDistribution.html.
APA
Wolfram 语言. (2007). ExponentialDistribution. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/ExponentialDistribution.html 年