泊松分布的概率分布函数(PMF)公式为:
\[ P(X = k) = \frac{\lambda^k e^{-\lambda}}{k!} \]
其中:
\( X \) 表示事件发生的次数,是一个非负整数。
\( k \) 是具体的某一次事件发生的次数。
\( \lambda \) 是泊松分布的参数,表示单位时间内事件的平均发生率。
\( e \) 是自然对数的底数,约等于 2.71828。
\( k! \) 是 \( k \) 的阶乘,即 \( k \times (k-1) \times \ldots \times 1 \)。
这个公式用于计算在单位时间内(或单位面积内)事件发生 \( k \) 次的概率。泊松分布适用于描述这种随机事件的发生次数,特别是在事件发生是独立且稀有的情况下。
示例
假设某个服务系统在单位时间内平均有 3 次服务请求,即 \( \lambda = 3 \),我们想计算在单位时间内服务请求恰好为 2 次的概率:
\[ P(X = 2) = \frac{3^2 \times e^{-3}}{2!} = \frac{9 \times 0.049787}{2} = 0.22313046 \]
因此,在单位时间内服务请求恰好为 2 次的概率约为 0.223。
求和
泊松分布的概率分布函数对所有可能的 \( k \) 值求和等于 1,即:
\[ \sum_{k=0}^{\infty} P(X = k) = \sum_{k=0}^{\infty} \frac{\lambda^k e^{-\lambda}}{k!} = e^{-\lambda} \sum_{k=0}^{\infty} \frac{\lambda^k}{k!} = e^{-\lambda} \cdot e^{\lambda} = 1 \]
这个性质是泊松分布的一个重要特性,表明所有可能事件的概率之和为 1。