Экспоненциа́льное (или показа́тельное) распределе́ние — абсолютно непрерывное распределение, моделирующее время между двумя последовательными свершениями одного и того же события.
Определение Случайная величина имеет экспоненциальное распределение с параметром , если её плотность вероятности имеет вид:
.
Пример. Пусть есть магазин, в который время от времени заходят покупатели. При определённых допущениях время между появлениями двух последовательных покупателей будет случайной величиной с экспоненциальным распределением. Среднее время ожидания нового покупателя (см. ниже) равно . Сам параметр тогда может быть интерпретирован как среднее число новых покупателей за единицу времени.
В этой статье для определённости будем предполагать, что плотность экспоненциальной случайной величины задана первым уравнением, и будем писать: .
Функция распределения Интегрируя плотность, получаем функцию экспоненциального распределения:
Моменты Несложным интегрированием находим, что производящая функция моментов для экспоненциального распределения имеет вид:
,
откуда получаем все моменты:
.
В частности,
, , .
Независимость событий Пусть . Тогда .
Пример. Пусть автобусы приходят на остановку случайно, но с некоторой фиксированной средней интенсивностью. Тогда количество времени, уже затраченное пассажиром на ожидание автобуса, не влияет на время, которое ему ещё придётся прождать.
Связь с другими распределениями Экспоненциальное распределение является распределением Пирсона типа X. Минимум независимых экспоненциальных случайных величин также экспоненциальная случайная величина. Пусть независимые случайные величины, и . Тогда:
Экспоненциальное распределение является частным случаем гамма-распределения:
Сумма независимых одинаково распределённых экспоненциальных случайных величин имеет гамма-распределение. Пусть независимые случайные величины, и . Тогда:
Экспоненциальное распределение может быть получено из непрерывного равномерного распределения методом обратного преобразования. Пусть . Тогда:
Экспоненциальное распределение с параметром — это частный случай распределения хи-квадрат:
Экспоненциальное распределение является частным случаем распределения Вейбулла. Пусть независимые случайные величины, и и . Тогда:
Примечания
Литература
Лемешко Б. Ю., Блинов П. Ю. Критерии проверки отклонения от экспоненциального закона. Руководство по применению : монография. – Москва : ИНФРА-М, 2021. – 352 с. – (Научная мысль). –DOI 10.12737/1097477 https://znanium.ru/read?id=367267
Категория:Непрерывные распределения