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僕桑分佈究竟有何用?
2023/07/21 20:00:00瀏覽225|回應0|推薦13
今天我們來談一談,樸桑分佈(Poisson Distribution,或稱布瓦松分佈)究竟是什麼?它有什麼用?還有,它與其他的分佈之間的關係為何。我們在這裡完全不談的機率分佈計算公式,而衹談這種分佈的使用,所以不用擔心看到數學公式。
 
在自然界或者人文世界裡,我們常會碰到有些事件,在某個時間或空間之內,是獨立(independent)且不常發生(rare)的,樸桑就專門來為這種事件建立模型。一旦我們認定這種事件是屬於樸桑分佈,我們就可以利用它的公式計算出各種情況發生的機率,進而推算出事件發生所需付出的成本。這在做生意的成本分析上,扮演絕對重要的角色。
 
哪些事件是獨立而且不常發生的呢?比方說一年之內,某十字路口發生車禍事件的次數;生產線上一個月之內瑕疵品出現的數目;或者一個小時之內客服中心接到的電話的次數,這些都可以用樸桑分佈來建模計算。
 
樸桑分佈祇有一個係數叫做λ(lambda),它其實代表的是那個事件發生的期望值,也就是發生次數的平均值。比方說,一小時之內客服中心接到三通電話,這個lambda就等於3;一年之內這個十字路口出現了5次車禍,這個λ就等於5。
 
有了λ之後,樸桑分佈的實際用處是什麼呢?我們可以看得出,客服中心可用來估算所需線上客服人員的多寡,保險公司用來估計保險費的數字,還有工廠品管部門根據瑕疵品的比例,所需增加商品的售價。這對做生意的盈虧,其實是非常關鍵的。
 
在日常生活中,樸桑分佈其實也很有用。如果你家周圍1公里的範圍內,平均有三部Uber計程車在徘徊(λ=3),而當你想叫車時,卻一部車都沒有的機會有多少?這時就可以利用樸桑分佈,將Uber車數量等於零的機率算出來。不提計算過程,P(X=0)這樣的機會大概不到5%。
 
前面說過,樸桑分佈可以告訴我們,在某個時空範圍之內,一個不常發生的獨立事件發生次數的機率。但有時我們更有興趣的是,未來何時這個事件會再度發生?這時我們要用另外一個分佈來思索,這個分佈叫做指數分佈(exponential distribution)。
 
對交通管理者來說,如果知道這個十字路口,一年發生的平均車禍數字是五次,他一定很想知道下一次車禍可能會在什麼時候發生。同理,品管人員也想估算下一次出現瑕疵的時間點;保險公司的精算師,也想推算下一次有人出險的日期。不談公式,如果在一個十字路口每年發生車禍的次數,依據樸桑分佈的模型λ等於5,那麼根據指數分佈,下一次發生車禍的期望值,應該就是1/5年之後,蠻符合直覺的。
 
和樸桑分佈相關的,這裡我們談一下最常聽過的,不斷撒骰子做實驗的二項分佈(binomial distribution)。它其實是假設某件事情的成功幾率是p,經過n次的實驗之後,有k次成功的可能性的一種分佈。
 
如果在一個十字路口,每年有1萬輛汽車通過,n=10000,而我們假設”成功”的機率,也就是每輛車通過時出車禍的機率,等於0.0005,也就是5/10000的機會,這時我們可以用二項分佈公式來推算k的機率,也就是發生車禍次數k的可能性。計算結果應該和用樸桑分佈算出來差不多。
 
但是當n趨向於無限大,而p趨向於0的時候,二項分佈算起來非常複雜麻煩,此時我們就可以用樸桑分佈來算,衹要λ(lambda)=np等於一個常數即可。在上面這個例子裡,λ就等於5。
 
所以說樸桑分佈和二項分佈的關係,就是當n=無限大,而p=非常小的獨立事件時,二項分佈的問題可用樸桑分佈來推算。

( 創作散文 )
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引用
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