Распределе́ние Пуассо́на — распределение дискретного типа случайной величины, представляющей собой число событий, произошедших за фиксированное время, при условии, что данные события происходят с некоторой фиксированной средней интенсивностью и независимо друг от друга.

Распределение Пуассона играет ключевую роль в теории массового обслуживания.

Определение Выберем фиксированное число и определим дискретное распределение, задаваемое следующей функцией вероятности: , где — количество событий,  — математическое ожидание случайной величины (среднее количество событий за фиксированный промежуток времени), обозначает факториал числа ,  — основание натурального логарифма. Тот факт, что случайная величина имеет распределение Пуассона с математическим ожиданием , записывается: или .

Моменты Производящая функция моментов распределения Пуассона имеет вид: , откуда , .

Для момента -го порядка справедлива общая формула: , где . Фигурные же скобки обозначают числа Стирлинга второго рода.

А так как моменты и факториальные моменты линейным образом связаны, то часто для пуассоновского распределения исследуются именно факториальные моменты, из которых при необходимости можно вывести и обычные моменты.

Свойства распределения Пуассона Сумма независимых пуассоновских случайных величин также имеет распределение Пуассона. Пусть . Тогда .

Пусть , и . Тогда условное распределение при условии, что , биномиально. Более точно: .

C увеличением распределение Пуассона стремится к распределению Гаусса со среднеквадратичным отклонением и сдвигом . Чтобы доказать это, нужно применить формулу Стирлинга для факториала, а затем воспользоваться разложением в ряд Тейлора в окрестности и тем, что в пределах пика распределения . Тогда получается

Производящая функция распределения Пуассона выглядит так:

Асимптотическое стремление к распределению Довольно часто в теории вероятностей рассматривают не само распределение Пуассона, а последовательность распределений, асимптотически равных ему. Более формально, рассматривают последовательность случайных величин , принимающих целочисленные значения, такую что для всякого выполнено при .

Простейшим примером является случай, когда имеет биномиальное распределение с вероятностью успеха в каждом из испытаний.

Обратная связь с факториальными моментами Рассмотрим последовательность случайных величин , принимающих целые неотрицательные значения. Если при и любом фиксированном (где  — -й факториальный момент), то для всякого при выполнено .

Как пример нетривиального следствия этой теоремы можно привести, например, асимптотическое стремление к распределения количества изолированных рёбер (двухвершинных компонент связности) в случайном -вершинном графе, где каждое из рёбер включается в граф с вероятностью .

История Работа Симеона Дени Пуассона «Исследования о вероятности приговоров в уголовных и гражданских делах», в которой было введено данное распределение, была опубликована в 1837 году. Примеры других ситуаций, которые можно смоделировать, применив это распределение: поломки оборудования, ошибка печати, рост колонии бактерий в чашке Петри, дефекты в длинной ленте или цепи, импульсы счётчика радиоактивного излучения, количество забиваемых футбольной командой голов и др.

См. также Биномиальное распределение Обобщенное распределение Пуассона на локально компактной абелевой группе

Примечания

Литература  — С. 135.

Ссылки Распределение Пуассона — онлайн-калькулятор

Категория:Дискретные распределения Категория:Решётчатые распределения