第2講 確率分布

指数分布

XExp(λ)

指数分布はガンマ分布で形状母数 α=1 としたものである.

f(x)={λeλx(x0)0(x<0)
F(x)={1eλx(x0)0(x<0)
E[X]=1λ
V[X]=1λ2
MX(t)=λλt

無記憶性

t>0, s>0 として,

P(X>t+s|X>s)=P(X>t)=eλt

待ち行列

単位時間当たりの事象の発生回数 X が,平均 λ のポアソン分布に従うとき,事象の発生間隔 T は指数分布に従う. t 時間当たりの発生回数 Xt は,

P(Xt=k)=(λt)kk!eλt
F(t)=P(Tt)=1P(T>t)=1P(Xt=0)    P(Xt>0)のこと=1eλt
f(x)=F(x)=λeλx
「1回目の事象が生起した時点が t 以前である」という事象は, 「時点 t まで事象は発生していない」という事象と等しいことを示している.

生存関数

生存関数

S(x)=1F(x)=P(T>t)

ハザード関数

h(x)=limΔt01ΔtP(t<T<t+ΔtT>t)=limΔt01ΔtP(t<T<t+Δt    T>t)P(T>t)=limΔt01ΔtP(t<T<t+Δt)P(T>t)=1P(T>t)limΔt0P(t<T<t+Δt)Δt=11F(x)limΔt0F(t+Δt)F(t)Δt=11F(x)f(x)=f(x)1F(x)

補足1: E[X] の計算

fX(x)=λeλx
E[X]=0xλeλxdx=λ0x21eλxdx=λΓ(2)λ2=λ(21)!λ2=1λ

補足2: V[X] の計算

E[X2]=0x2λeλxdx=λ0x31eλxdx=λΓ(3)λ3=λ(31)!λ3=2λ2
V[X]=E[X2](E[X])2=2λ2(1λ)2=1λ2