
【计】 hyperexponential distribution
超指数分布(Superexponential Distribution)是概率论中一种比指数分布衰减更快的连续概率分布。其核心特征在于:其尾部衰减速度远快于指数分布,即当变量取值极大时,概率密度下降的速度比任何指数函数都要快。以下是详细解释:
累积分布函数 (CDF)
超指数分布的累积分布函数满足: $$ F(x) = 1 - e^{-g(x)}, quad x geq 0 $$ 其中 ( g(x) ) 是增长速度快于线性函数的正函数(例如 ( g(x) = x, e^x ) 等)。
关键性质:当 ( x to infty ) 时,( g(x) to infty ) 的速度需快于任何线性函数。
概率密度函数 (PDF)
通过对 CDF 求导得到: $$ f(x) = g'(x) e^{-g(x)}, quad x geq 0 $$ 密度函数的尾部衰减速度由 ( g'(x) e^{-g(x)} ) 决定,例如若 ( g(x) = x ),则 ( f(x) propto e^{-x} )(高斯分布的尾部)。
与指数分布的区别
指数分布的 CDF 为 ( 1 - e^{-lambda x} )(( g(x) = lambda x )),而超指数分布要求 ( g(x) ) 增长更快,导致其右尾更薄,极端值出现的概率极低。
高斯分布(正态分布)
标准正态分布的密度函数 ( f(x) = frac{1}{sqrt{2pi}} e^{-x/2} ) 是超指数分布的代表,其尾部以 ( e^{-x} ) 速度衰减,远快于指数衰减。
应用:金融风险评估、测量误差建模。
广义高斯分布
密度函数为 ( f(x) propto e^{-|x|^p} )(( p > 2 )),当 ( p > 2 ) 时属于超指数分布族。
应用:信号处理中的稀疏噪声建模。
威布尔分布(形状参数 >1)
当形状参数 ( k > 1 ) 时,威布尔分布的尾部衰减速度超过指数分布。
应用:机械系统寿命可靠性分析。
中文术语 | 英文术语 |
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超指数分布 | Superexponential Distribution |
累积分布函数 | Cumulative Distribution Function (CDF) |
概率密度函数 | Probability Density Function (PDF) |
重尾分布 | Heavy-tailed Distribution |
矩母函数 | Moment Generating Function (MGF) |
大偏差理论 | Large Deviation Theory |
权威教材,涵盖分布分类与尾部行为分析。
详细讨论指数分布族及其扩展类型。
严格论证超指数分布的矩母函数性质与大偏差理论。
超指数分布是一种由多个指数分布线性组合构成的概率分布,主要应用于描述具有多状态或并行处理特征的随机事件。以下为详细解析:
超指数分布(hyperexponential distribution)又称混合指数分布,其概率密度函数为: $$ f(x) = sum_{i=1}^m p_i lambda_i e^{-lambda_i x} quad (x geq 0) $$ 其中:
常用于排队论模型中,例如:
总结来说,超指数分布通过组合多个指数分布,扩展了单一指数模型的适用范围,尤其在多服务场景中具有重要价值。更多公式推导可参考,基础指数分布特性可结合和进一步对比。
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