几何分布
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
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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 。