Геометрическое распределение представляет собой однопараметрическое семейство кривых, которое моделирует количество отказов до одного успеха в серии независимых испытаний, где каждое испытание приводит либо к успеху, либо к неудаче, и вероятность успеха в любом отдельном испытании постоянна. Например, при подбрасывании монеты геометрическое распределение моделирует количество хвостов, наблюдаемое перед результатом, как головы. Геометрическое распределение дискретное, существующее только на неотрицательных целых числах.
Toolbox™ статистики и машинного обучения предлагает несколько способов работы с геометрическим распределением.
Использовать специфичные для распределения функции (geocdf, geopdf, geoinv, geostat, geornd) с указанными параметрами распределения. Специфичные для распределения функции могут принимать параметры нескольких геометрических распределений.
Использовать общие функции распределения (cdf, icdf, pdf, mle, random) с указанным именем дистрибутива ('Geometric') и параметры.
В геометрическом распределении используется следующий параметр.
| Параметр | Описание | Поддержка |
|---|---|---|
p | Вероятность успеха |
Функция плотности вероятности (pdf) геометрического распределения
0,1,2,...,
где p - вероятность успеха, а x - число сбоев перед первым успехом. Результатом y является вероятность наблюдения точно за x испытаниями перед успехом, когда вероятность успеха в любом данном испытании равна р. Для дискретных распределений pdf также известен как функция вероятностной массы (pmf).
Пример см. в разделе Расчет геометрического распределения pdf.
Кумулятивная функция распределения (cdf) геометрического распределения
= 0,1,2,...,
где p - вероятность успеха, а x - число сбоев перед первым успехом. Результатом y является вероятность наблюдения до x испытаний до успеха, когда вероятность успеха в любом данном испытании равна p.
Пример см. в разделе Расчет геометрического распределения cdf.
Среднее геометрического распределения - pp, а дисперсия геометрического распределения − pp2, где p - вероятность успеха.
Функция опасности (мгновенная частота отказов) представляет собой соотношение pdf и дополнения cdf. Если f (t) и F (t) являются pdf и cdf распределения (соответственно), то коэффициент опасности 1 − F (t). Замена pdf и cdf геометрического распределения на f (t) и F (t) выше дает константу, равную взаимности среднего значения. Геометрическое распределение является единственным дискретным распределением с постоянной функцией опасности. Следовательно, вероятность наблюдения за успехом не зависит от количества уже наблюдаемых отказов.
Вычисление pdf геометрического распределения с вероятностью успеха 0.25.
x = 0:20; y = geopdf(x,0.25);
Печать PDF с полосами ширины 1.
figure bar(x,y,1) xlabel('Observation') ylabel('Probability')

Вычислить cdf геометрического распределения с вероятностью успеха 0.25.
x = 0:20; y = geocdf(x,0.25);
Постройте график cdf.
figure stairs(x,y) xlabel('Observation') ylabel('Cumulative Probability')

Предположим, что вероятность того, что пятилетний автомобильный аккумулятор не запустится в холодную погоду, составляет 0,03. Водитель пытается завести машину каждое утро в период холодов продолжительностью 25 дней. Смоделировать этот сценарий с геометрическим распределением, где событие для наблюдения - автомобиль не стартует.
Вычислите cdf из 25, чтобы найти вероятность того, что автомобиль не запустится в течение одного из 25 дней.
x = 25; p = 0.03; notstart = geocdf(x,p)
notstart = 0.5470
Вычислите дополнение, чтобы найти вероятность запуска автомобиля каждый день в течение всех 25 дней.
start = 1 - notstart
start = 0.4530
Экспоненциальное распределение (Exponential Distribution) - экспоненциальное распределение является однопараметрическим непрерывным распределением, имеющим параметр (mean). Экспоненциальное распределение является непрерывным аналогом геометрического и является единственным распределением, отличным от геометрического с постоянной функцией опасности.
Отрицательное биномиальное распределение - отрицательное биномиальное распределение является двухпараметрическим дискретным распределением, которое имеет параметры r и p и моделирует количество сбоев, наблюдаемых до r успехов, с вероятностью p успеха в одном испытании. Геометрическое распределение происходит как отрицательное биномиальное распределение с r = 1.
[1] Абрамовиц, Милтон и Ирен А. Стегун, эд. Справочник по математическим функциям: с формулами, графиками и математическими таблицами. 9. Dover print.; [Начдр. дер Аусг. фон 1972]. Dover Books по математике. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Dover Publ, 2013.
[2] Девройе, Люк. Генерация неоднородных случайных вариаций. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Спрингер Нью-Йорк, 1986. https://doi.org/10.1007/978-1-4613-8643-8
[3] Эванс, Мерран, Николас Гастингс и Брайан Пикок. Статистические распределения. 2-й ред. Нью-Йорк: Дж. Уайли, 1993.
geocdf | geoinv | geopdf | geornd | geostat | NegativeBinomialDistribution