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几何分布

华语世界杯 2025-05-25 12:26:17

在概率论和统计学中,几何分布(英语:Geometric distribution)指的是以下两种离散型机率分布中的一种:

在伯努利试验中,得到一次成功所需要的试验次数

X

{\displaystyle X}

X

{\displaystyle X}

的值域是{ 1, 2, 3, ... }几何分布

概率质量函数

累积分布函数参数

0

<

p

1

{\displaystyle 0

成功概率(实)

0

<

p

1

{\displaystyle 0

成功概率(实)支撑集

k

{

1

,

2

,

3

,

}

{\displaystyle k\in \{1,2,3,\dots \}\!}

k

{

0

,

1

,

2

,

3

,

}

{\displaystyle k\in \{0,1,2,3,\dots \}\!}

概率质量函数(pmf)

(

1

p

)

k

1

p

{\displaystyle (1-p)^{k-1}\,p\!}

(

1

p

)

k

p

{\displaystyle (1-p)^{k}\,p\!}

累积分布函数 (cdf)

1

(

1

p

)

k

{\displaystyle 1-(1-p)^{k}\!}

1

(

1

p

)

k

+

1

{\displaystyle 1-(1-p)^{k+1}\!}

期望值

1

p

{\displaystyle {\frac {1}{p}}\!}

1

p

p

{\displaystyle {\frac {1-p}{p}}\!}

中位数

1

log

2

(

1

p

)

{\displaystyle \left\lceil {\frac {-1}{\log _{2}(1-p)}}\right\rceil \!}

(如果

1

/

log

2

(

1

p

)

{\displaystyle -1/\log _{2}(1-p)}

是整数,则中位数不唯一)

1

log

2

(

1

p

)

1

{\displaystyle \left\lceil {\frac {-1}{\log _{2}(1-p)}}\right\rceil \!-1}

(如果

1

/

log

2

(

1

p

)

{\displaystyle -1/\log _{2}(1-p)}

是整数,则中位数不唯一)众数

1

{\displaystyle 1}

0

{\displaystyle 0}

方差

1

p

p

2

{\displaystyle {\frac {1-p}{p^{2}}}\!}

1

p

p

2

{\displaystyle {\frac {1-p}{p^{2}}}\!}

偏度

2

p

1

p

{\displaystyle {\frac {2-p}{\sqrt {1-p}}}\!}

2

p

1

p

{\displaystyle {\frac {2-p}{\sqrt {1-p}}}\!}

超值峰度

6

+

p

2

1

p

{\displaystyle 6+{\frac {p^{2}}{1-p}}\!}

6

+

p

2

1

p

{\displaystyle 6+{\frac {p^{2}}{1-p}}\!}

(

1

p

)

log

2

(

1

p

)

p

log

2

p

p

{\displaystyle {\tfrac {-(1-p)\log _{2}(1-p)-p\log _{2}p}{p}}\!}

(

1

p

)

log

2

(

1

p

)

p

log

2

p

p

{\displaystyle {\tfrac {-(1-p)\log _{2}(1-p)-p\log _{2}p}{p}}\!}

动差生成函数 (mgf)

p

e

t

1

(

1

p

)

e

t

{\displaystyle {\frac {pe^{t}}{1-(1-p)e^{t}}}\!}

, for

t

<

ln

(

1

p

)

{\displaystyle t<-\ln(1-p)\!}

p

1

(

1

p

)

e

t

{\displaystyle {\frac {p}{1-(1-p)e^{t}}}\!}

特征函数

p

e

i

t

1

(

1

p

)

e

i

t

{\displaystyle {\frac {pe^{it}}{1-(1-p)\,e^{it}}}\!}

p

1

(

1

p

)

e

i

t

{\displaystyle {\frac {p}{1-(1-p)\,e^{it}}}\!}

在得到第一次成功之前所经历的失败次数

Y

=

X

1

{\displaystyle Y=X-1}

。Y的值域是{ 0, 1, 2, 3, ... }

实际使用中指的是哪一个取决于惯例和使用方便。

这两种分布不应该混淆。前一种形式(

X

{\displaystyle X}

的分布)经常被称作shifted geometric distribution;但是,为了避免歧义,最好明确地说明取值范围。

如果每次试验的成功概率是

p

{\displaystyle p}

,那么

k

{\displaystyle k}

次试验中,第

k

{\displaystyle k}

次才得到成功的概率是,

Pr

(

X

=

k

)

=

(

1

p

)

k

1

p

{\displaystyle \Pr(X=k)=(1-p)^{k-1}\,p\,}

其中

k

=

1

,

2

,

3

,

{\displaystyle k=1,2,3,\ldots }

.

上式描述的是取得一次成功所需要的试验次数。而另一种形式,也就是第一次成功之前所失败的次数,可以写为,

Pr

(

Y

=

k

)

=

(

1

p

)

k

p

{\displaystyle \Pr(Y=k)=(1-p)^{k}\,p\,}

其中

k

=

0

,

1

,

2

,

3

,

{\displaystyle k=0,1,2,3,\ldots }

两种情况产生的序列都是几何数列。这是几何分布的名字来源。

比如,假设不停地掷骰子,直到得到1。投掷次数是随机分布的,取值范围是无穷集合{ 1, 2, 3, ... },并且是一个

p

=

1

6

{\displaystyle p={\frac {1}{6}}}

的几何分布。

目录

1 性质

2 记号

3 用途

4 参见

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