PoissonDistribution
表示均值为 μ 的泊松分布.
更多信息
- 当
时,Poisson 分布中整数值
的概率为
,当
,为零. » - PoissonDistribution 允许 μ 为任意的正实数.
- PoissonDistribution 可以和 Mean、CDF 以及 RandomVariate 等函数一起使用. »
背景
- PoissonDistribution[μ] 表示一个离散统计分布,定义于
的整数值,由正实数 μ(分布的均值)确定. Poisson 分布的概率密度函数 (PDF) 是离散和单峰的. 有时被称为“经典泊松分布”以将其与更广义的 Poisson–Consul 分布 (PoissonConsulDistribution) 区分开,Poisson–Consul 分布则被称为“广义”泊松分布. - 泊松分布的推导可追溯至1711年法国数学家 Abraham de Moivre 的研究. 然而,由于法国数学家 Siméon Poisson 于十九世纪三十年代后期将其用于模拟冤假错案,分布被命名为泊松分布. 传统上来说,泊松分布给出了在固定时间段给定次数的事件发生的可能性,假定事件发生的时间独立于上次事件发生的时间,同时,事件发生率是已知的. 因为用于导出分布的技术的原因,在模拟事件发生概率恒定不变但很小(比如,每年骑兵由于被马踢中而致死的人数)的大量的独立试验的情况时,泊松分布极为有用. 泊松分布已被用于模拟大量现代社会中的现象,包括因特网流量、收到电话的情况和体育比赛中的得分情况,是金融、生物、物理和通讯中非常重要的建模工具.
- RandomVariate 可用来给出一个或更多机器精度或任意精度(后者可通过设置 WorkingPrecision 选项获得)的泊松分布中的伪随机变数. Distributed[x,PoissonDistribution[μ]],更简洁的式子为 xPoissonDistribution[μ],可用来断定随机变量 x 服从泊松分布. 它也可以被用在诸如 Probability、NProbability、Expectation 和 NExpectation 这样的函数中.
- 通过使用 PDF[PoissonDistribution[μ],x] 和 CDF[PoissonDistribution[μ],x],可以得到泊松分布的概率密度和累积分布函数,但应注意分布的 CDF 没有解析表达式. 可以用 Mean、Median、Variance、Moment 和 CentralMoment 来分别计算均值、中位数、方差、原始矩和中心矩. 还可以用 DiscretePlot 来可视化这些量.
- 可以用 DistributionFitTest 来检测一个数据集是否符合泊松分布,根据给定数据,用 EstimatedDistribution 来估计泊松参数分布,而 FindDistributionParameters 则可用来将数据拟合成泊松分布. 用 ProbabilityPlot 指令可以产生给定数据的 CDF 与符号式泊松分布的 CDF 的比较图,QuantilePlot 则能绘制给定数据的分位数和符号式泊松分布的分位数的比较图.
- 可以用 TransformedDistribution 来表示转换过的泊松分布,用 CensoredDistribution 表示删失后位于上限和下限值之间的数据的分布,而 TruncatedDistribution 则表示截尾后位于上限和下限值之间的数据的分布. CopulaDistribution 可用来构建包含泊松分布的高维分布,ProductDistribution 可计算独立分量包括泊松分布的联合分布.
- PoissonDistribution 和许多其他统计分布有关. 它可以归为 PoissonConsulDistribution,因为 PoissonDistribution[μ] 的 PDF 和 PoissonConsulDistribution[μ,0] 的 PDF 完全一样. 而且,PoissonDistribution 是 BinomialDistribution 和 PolyaAeppliDistribution 的极限特例,因为当 n→∞ 时,BinomialDistribution[n,μ/n] 的 PDF 和 PoissonDistribution[μ] 的 PDF 完全一样,而当 p→0 时,PolyaAeppliDistribution[θ,p] 的 PDF 趋近于 PoissonDistribution[θ] 的 PDF. PoissonDistribution 还与 NegativeBinomialDistribution、GammaDistribution、GeometricDistribution、ExponentialDistribution、BorelTannerDistribution、BinomialDistribution、NegativeMultinomialDistribution 和 MultinomialDistribution 有关.
范例
打开所有单元 关闭所有单元基本范例 (3)
DiscretePlot[Table[PDF[PoissonDistribution[λ], k], {λ, {5, 10, 20}}]//Evaluate, {k, 0, 30}, PlotRange -> All, PlotMarkers -> Automatic]PDF[PoissonDistribution[μ], k]PDF[PoissonDistribution[μ], 0]DiscretePlot[Table[CDF[PoissonDistribution[λ], k], {λ, {5, 10, 20}}]//Evaluate, {k, 0, 30}, ExtentSize -> Right]CDF[PoissonDistribution[μ], k]Mean[PoissonDistribution[μ]]Variance[PoissonDistribution[μ]]范围 (7)
data = RandomVariate[PoissonDistribution[3], 10 ^ 4];Show[
Histogram[data, {1}, "PDF"],
DiscretePlot[PDF[PoissonDistribution[3], x], {x, 0, Max[data]}, PlotStyle -> PointSize[Medium]]]sample = RandomVariate[PoissonDistribution[3], 10 ^ 3];edist = EstimatedDistribution[sample, PoissonDistribution[μ]]Show[Histogram[sample, {1}, "PDF"], DiscretePlot[PDF[edist, x], {x, 0, Max[sample]}, PlotStyle -> PointSize[Medium]]]Plot[Skewness[PoissonDistribution[μ]], {μ, 0, 10}, Filling -> Axis]Skewness[PoissonDistribution[μ]]Limit[Skewness[PoissonDistribution[μ]], μ -> Infinity]Plot[Kurtosis[PoissonDistribution[μ]], {μ, 0, 10}, Filling -> Axis]Kurtosis[PoissonDistribution[μ]]Limit[Kurtosis[PoissonDistribution[μ]], μ -> ∞]Kurtosis[NormalDistribution[μ, σ]]FormulaGrid[list_, type_] := Grid[...]FormulaGrid[Table[Moment[PoissonDistribution[μ], k], {k, 5}], M]Moment[PoissonDistribution[μ], r]FormulaGrid[Table[CentralMoment[PoissonDistribution[μ], k], {k, 5}], CM]FormulaGrid[Table[FactorialMoment[PoissonDistribution[μ], k], {k, 5}], FM]FactorialMoment[PoissonDistribution[μ], r]FormulaGrid[Table[Cumulant[PoissonDistribution[μ], k], {k, 5}], C]Cumulant[PoissonDistribution[μ], r]DiscretePlot[Table[HazardFunction[PoissonDistribution[μ], x], {μ, {5, 10, 20}}]//Evaluate, {x, 1, 30}, PlotMarkers -> Automatic]HazardFunction[PoissonDistribution[μ], x]𝒟 = PoissonDistribution[5];
points = Table[CDF[𝒟, x], {x, 0, 10}]//N;DiscretePlot[Quantile[𝒟, p], {p, points}, ExtentSize -> Right, ExtentMarkers -> {"Empty", "Filled"}]应用 (14)
PoissonDistribution 的 CDF 是一个右连续函数的例子:
DiscretePlot[CDF[PoissonDistribution[5], x], {x, 0, 10}, ExtentSize -> Right, ExtentMarkers -> {"Filled", "Empty"}]某个城市平均每天意外的发生次数为 100. 以下对每天发生意外的情况进行模拟:
RandomVariate[PoissonDistribution[100], 30]ListPlot[%, Filling -> Axis]Probability[x ≥ 90, xPoissonDistribution[100.]]StandardDeviation[PoissonDistribution[100.]]在 5 秒钟时间间隔内,雨滴落入桶中的期望数目为 20. 模拟在每 5 秒时间间隔内的雨滴数目:
RandomVariate[PoissonDistribution[20], 20]ListPlot[%, Filling -> Axis]Probability[x == 20, xPoissonDistribution[20.]]每秒钟内,一个放射性物质平均发射 3.2 个
粒子;以下显示分布:
DiscretePlot[PDF[PoissonDistribution[3.2], k], {k, 0, 10}]Probability[x > 4, xPoissonDistribution[3.2]]ListLinePlot[RandomVariate[PoissonDistribution[3.2], 60 10]]假设在胶合板上平均每 50 平方英尺出现一个缺陷. 模拟在每平方英尺的基础上,找到缺陷的过程:
RandomVariate[PoissonDistribution[1 / 50], 100]Probability[x == 0, xPoissonDistribution[4 8 / 50]]//N对于一个面积为 7.54 cm
的镜子,没有瑕疵的概率为 0.9100. 使用相同的抛光工艺,装配另一个面积为 19.50 cm
的镜子. 假设这是一个泊松误差过程,求在较大的镜子上没有瑕疵的概率. 使用较小镜子的条件和误差分布 PoissonDistribution [λ area]:
PDF[PoissonDistribution[λ 7.54], 0] == 0.9100{sol} = Solve[% && λ > 0, λ]//QuietmirrorDefectDistribution[area_] = PoissonDistribution[λ area] /. solPDF[mirrorDefectDistribution[19.50], 0]在一本书中,印刷错误服从泊松过程的随机分布. 在 384 页 的情况下,有 158 个错误发生. 求每页错误的分布,其中分布具有形式 PoissonDistribution[λ p],这里 p 是页数:
Mean[PoissonDistribution[λ]] == (158/384){sol} = NSolve[%, λ]pageErrorDistribution[p_] = PoissonDistribution[λ p] /. solPDF[pageErrorDistribution[1], 0]Probability[e == 0, epageErrorDistribution[1]]CDF[pageErrorDistribution[1], 1]Probability[e < 2, epageErrorDistribution[1]]SurvivalFunction[pageErrorDistribution[1], 0]Probability[e ≥ 1, epageErrorDistribution[1]]在对药物不良反应的建模中,每 100000 人平均有 2 个人有不良反应. 假设有一个泊松分布,求不良反应的分布:
Mean[PoissonDistribution[λ]] == (2/100000){sol} = Solve[%, λ]adverseReactionDistribution[p_] = PoissonDistribution[λ p] /. sol求当药物对 350000 人使用时,至少发生 5 起不良反应的概率:
Probability[a ≥ 5, aadverseReactionDistribution[350000]]N[%]在
秒内致电呼叫中心的查询通话数目
服从参数为
的泊松分布,其中
是每秒钟内查询通话的平均出现率. 假设平均出现率是每分钟 4 个查询. 求在 10 秒钟内出现多于 4 个查询的概率:
NProbability[n > 4, nPoissonDistribution[(4/60)10]]NProbability[n ≤ 5, nPoissonDistribution[(4/60)2 60]]在一个多路器上,
秒内到达的数据包数目
服从参数为
的泊松分布,其中
是每秒钟数据包的平均到达率. 求在
秒内没有数据包到达的概率:
Probability[n == 0, nPoissonDistribution[λ t]]Probability[n ≤ k, nPoissonDistribution[λ t], Assumptions -> k∈Integers && k ≥ 0]一个数据中心具有 10000 个磁盘驱动器. 假设在给定的一天内,磁盘出现故障的概率为
. 求在给定的一天中不出现故障的概率:
Probability[n == 0, nBinomialDistribution[10000, 0.001]]Probability[n == 0, nPoissonDistribution[10^410^-3 1.]]Probability[n < 10, nPoissonDistribution[10 2.]]求可利用的空闲的磁盘驱动器的数目,以使得在一天中所有的故障被替换的概率为 99.9%:
prob = Probability[n ≤ k, nPoissonDistribution[10], Assumptions -> k∈Integers]DiscretePlot[prob, {k, 25}, AxesLabel -> {k, None}]Minimize[{k, prob ≥ 999 / 1000 && k < 30}, k, Integers]prob /. {{k -> 20}, {k -> 21}}//N一个 LCD 显示屏具有 1920×1080 的像素. 如果具有 15 或更少的故障像素,则该显示屏是可接受的. 一个像素在产生时出现故障的概率是
. 求可接受的显示屏的比例:
NProbability[n ≤ 15, nPoissonDistribution[1920 * 1080 * 5 * 10^-6]]求生产 4000×2000 像素显示屏所要求的像素失败率,并且满足接受率至少为 90%:
prob = Probability[n ≤ 15, nPoissonDistribution[4000 * 2000 λ]]LogLogPlot[prob, {λ, 10^-7, 10^-5}, GridLines -> All, Frame -> True, FrameLabel -> {"Pixel Failure Rate", None}, PlotLabel -> "LCD Acceptance Rate"]Maximize[{λ, prob ≥ 9 / 10 && 10^-6 < λ < 2 * 10^-6}, λ, Reals]//NCDF[PoissonDistribution[4000 * 2000 λ], 15] /. λ -> First[%]一个交换机平均每分钟收到 100 个电话. 交换机的容量应该为多少,可以使得在每 60 分钟内它的饱和次数少于一次?
satprob = Probability[x > c, xPoissonDistribution[100], Assumptions -> c∈Integers && c > 0]Show[Plot[1 / 60, {x, 110, 140}, PlotStyle -> Red], DiscretePlot[satprob, {c, 110, 140}, PlotRange -> All]]Minimize[{c, satprob ≤ 1 / 60 && 110 < c < 140}, c, Integers]在一个光通信系统,传输的光在接受端产生电流. 电子数服从泊松分布和其他分布的参数混合,并且取决于光类型. 如果光源使用强度为
的相干激光,那么电子数分布是泊松分布:
ℬ = TransformedDistribution[λ x, xBernoulliDistribution[1]];PDF[ℬ, x]//Refine[#, λ > 0]&𝒟1 = ParameterMixtureDistribution[PoissonDistribution[μ], μℬ];PDF[𝒟1, x]PDF[PoissonDistribution[λ], x]如果光源使用热照明,那么泊松参数服从 ExponentialDistribution,其参数为
并且电子数目分布为:
𝒟2 = ParameterMixtureDistribution[PoissonDistribution[μ], μExponentialDistribution[1 / λ]]Block[{λ = 3}, Histogram[{RandomVariate[𝒟1, 10 ^ 3], RandomVariate[𝒟2, 10 ^ 3]}, {1}, "PDF"]]属性和关系 (11)
TransformedDistribution[u + v, {uPoissonDistribution[Subscript[λ, 1]], vPoissonDistribution[Subscript[λ, 2]]}]
PoissonDistribution 是 BinomialDistribution 当
时的一个极限情况:
PDF[BinomialDistribution[n, μ / n], k]Limit[%, n -> ∞]FullSimplify[% - PDF[PoissonDistribution[μ], k], k ≥ 0]PoissonConsulDistribution 简化为泊松分布:
PDF[PoissonConsulDistribution[μ, 0], x]PDF[PoissonDistribution[μ], x]% - %%//Simplify泊松分布是 PolyaAeppliDistribution 的一个极限情况:
Limit[PDF[PolyaAeppliDistribution[θ, p], x], p -> 0, Assumptions -> θ > 0, Direction -> -1]PDF[PoissonDistribution[θ], x]FullSimplify[% - %%]NegativeBinomialDistribution 是 PoissonDistribution 和 GammaDistribution 混合:
ParameterMixtureDistribution[PoissonDistribution[μ], μGammaDistribution[n, (1 - p) / p]]GeometricDistribution 是 PoissonDistribution 和 GammaDistribution 的混合:
ParameterMixtureDistribution[PoissonDistribution[μ], μGammaDistribution[1, (1 - p) / p]]泊松分布与 ExponentialDistribution 的参数混合服从 GeometricDistribution:
ParameterMixtureDistribution[PoissonDistribution[μ], μExponentialDistribution[1 / λ]]PoissonConsulDistribution 是 BorelTannerDistribution 和 PoissonDistribution 的参数混合:
ParameterMixtureDistribution[BorelTannerDistribution[α, n],
n PoissonDistribution[μ]]当均值固定时,NegativeBinomialDistribution 在极限情况下是泊松分布:
Solve[λ == Mean[NegativeBinomialDistribution[n, p]], p]Limit[PDF[NegativeBinomialDistribution[n, n / (n + λ)], x], n -> ∞]PDF[PoissonDistribution[λ], x]FullSimplify[% - %%]对于较大的 μ,PoissonDistribution 可以用 NormalDistribution 近似:
μ = 400;
DiscretePlot[PDF[PoissonDistribution[μ], k], {k, μ - 6Sqrt[μ], μ + 6Sqrt[μ]}]Show[%, Plot[PDF[NormalDistribution[μ, Sqrt[μ]], x], {x, μ - 6Sqrt[μ], μ + 6Sqrt[μ]}, PlotStyle -> Directive[Red, Dashed]]]可能存在的问题 (2)
PoissonDistribution 在 μ 非正的情况下无意义:
Mean[PoissonDistribution[-1.5]]Mean[PoissonDistribution[μ]] /. {μ -> -1}技术笔记
-
▪
- 离散分布
文本
Wolfram Research (2007),PoissonDistribution,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/PoissonDistribution.html.
CMS
Wolfram 语言. 2007. "PoissonDistribution." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. https://reference.wolfram.com/language/ref/PoissonDistribution.html.
APA
Wolfram 语言. (2007). PoissonDistribution. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/PoissonDistribution.html 年
BibTeX
@misc{reference.wolfram_2026_poissondistribution, author="Wolfram Research", title="{PoissonDistribution}", year="2007", howpublished="\url{https://reference.wolfram.com/language/ref/PoissonDistribution.html}", note=[Accessed: 14-July-2026]}
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