Stochastische Signaltheorie/Poissonverteilung: Unterschied zwischen den Versionen
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*Im Gegensatz zur Binomialverteilung (0 ≤ $μ$ ≤ I) kann hier die Zufallsgröße beliebig große (ganzzahlige, positive) Werte annehmen, was bedeutet, dass die Menge der möglichen Werte hier nicht abzählbar ist. Da jedoch keine Zwischenwerte auftreten können, spricht man auch hier von einer diskreten Verteilung. | *Im Gegensatz zur Binomialverteilung (0 ≤ $μ$ ≤ I) kann hier die Zufallsgröße beliebig große (ganzzahlige, positive) Werte annehmen, was bedeutet, dass die Menge der möglichen Werte hier nicht abzählbar ist. Da jedoch keine Zwischenwerte auftreten können, spricht man auch hier von einer diskreten Verteilung. | ||
*Berücksichtigt man die oben genannten Grenzübergänge in der Gleichung für die Wahrscheinlichkeiten der Binomialverteilung, so folgt für die Auftrittswahrscheinlichkeiten der poissonverteilten Zufallsgröße $z$: | *Berücksichtigt man die oben genannten Grenzübergänge in der Gleichung für die Wahrscheinlichkeiten der Binomialverteilung, so folgt für die Auftrittswahrscheinlichkeiten der poissonverteilten Zufallsgröße $z$: | ||
| − | $$p_\mu = \rm Pr (\it z=\mu) = \lim_{I\to\infty} \cdot \frac{I !}{\mu ! \cdot (I-\mu)!} \cdot(\frac{\lambda}{I})^\mu \cdot (\rm 1-\frac{\lambda}{I})^{I-\mu}.$$ | + | $$p_\mu = \rm Pr (\it z=\mu \rm ) = \lim_{I\to\infty} \cdot \frac{I !}{\mu ! \cdot \rm (I-\mu \rm )!} \cdot\rm (\frac{\lambda}{I} \rm )^\mu \cdot \rm (\rm 1-\frac{\lambda}{I})^{I-\mu}.$$ |
Daraus erhält man nach einigen algebraischen Umformungen: | Daraus erhält man nach einigen algebraischen Umformungen: | ||
$$p_\mu = \frac{\it \lambda^\mu}{\mu!}\cdot \rm e^{-\lambda}.$$ | $$p_\mu = \frac{\it \lambda^\mu}{\mu!}\cdot \rm e^{-\lambda}.$$ | ||
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*Zudem sind auch Zufallsgrößen $z$ > 6 möglich, auch wenn deren Wahrscheinlichkeiten bei der gewählten Rate eher klein sind. | *Zudem sind auch Zufallsgrößen $z$ > 6 möglich, auch wenn deren Wahrscheinlichkeiten bei der gewählten Rate eher klein sind. | ||
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Version vom 26. Mai 2016, 20:00 Uhr
Wahrscheinlichkeiten der Poissonverteilung
Die Poissonverteilung ist ein Grenzfall der Binomialverteilung, wobei
- zum einen von den Grenzübergängen $I → ∞$ und $p →$ 0 ausgegangen wird,
- zusätzlich vorausgesetzt ist, dass das Produkt $I · p = λ$ einen endlichen Wert besitzt.
Der Parameter $λ$ gibt die mittlere Anzahl der „Einsen” in einer festgelegten Zeiteinheit an und wird als die Rate bezeichnet. Weiter ist zu vermerken:
- Im Gegensatz zur Binomialverteilung (0 ≤ $μ$ ≤ I) kann hier die Zufallsgröße beliebig große (ganzzahlige, positive) Werte annehmen, was bedeutet, dass die Menge der möglichen Werte hier nicht abzählbar ist. Da jedoch keine Zwischenwerte auftreten können, spricht man auch hier von einer diskreten Verteilung.
- Berücksichtigt man die oben genannten Grenzübergänge in der Gleichung für die Wahrscheinlichkeiten der Binomialverteilung, so folgt für die Auftrittswahrscheinlichkeiten der poissonverteilten Zufallsgröße $z$:
$$p_\mu = \rm Pr (\it z=\mu \rm ) = \lim_{I\to\infty} \cdot \frac{I !}{\mu ! \cdot \rm (I-\mu \rm )!} \cdot\rm (\frac{\lambda}{I} \rm )^\mu \cdot \rm (\rm 1-\frac{\lambda}{I})^{I-\mu}.$$ Daraus erhält man nach einigen algebraischen Umformungen: $$p_\mu = \frac{\it \lambda^\mu}{\mu!}\cdot \rm e^{-\lambda}.$$
Die Wahrscheinlichkeiten von
- Binomialverteilung (mit $I =$ 6, $p =$ 0.4)
- und Poissonverteilung (mit $λ =$ 2.4)
sind nebenstehender Grafik zu entnehmen:
- Beide Verteilungen besitzen den gleichen Mittelwert $m_1 =$ 2.4.
- Bei der Poissonverteilung (rote Pfeile) sind die äußeren Werte wahrscheinlicher als bei der Binomialverteilung.
- Zudem sind auch Zufallsgrößen $z$ > 6 möglich, auch wenn deren Wahrscheinlichkeiten bei der gewählten Rate eher klein sind.
