指數分布

指數分布

數學術語
指數函數的一個重要特征是無記憶性(Memoryless Property,又稱遺失記憶性)。這表示如果一個随機變量呈指數分布,當s,t>0時有P(T>t+s|T>t)=P(T>s)。即,如果T是某一元件的壽命,已知元件使用了t小時,它總共使用至少s+t小時的條件概率,與從開始使用時算起它使用至少s小時的概率相等。[1]
    中文名:指數分布 外文名:Exponential Distribution 适用領域: 所屬學科: 應用學科:數學 适用領域範圍:概率論 屬性:指數函數

記号

若随機變量x服從參數為λ的指數分布,則記為X~Exp(λ)。

特性

無記憶性

指數函數的一個重要特征是無記憶性(Memoryless Property,又稱遺失記憶性)。這表示如果一個随機變量呈指數分布當s,t≥0時有P(T>s+t|T>t)=P(T>s)即,如果T是某一元件的壽命,已知元件使用了t小時,它總共使用至少s+t小時的條件概率,與從開始使用時算起它使用至少s小時的概率相等。

分位數

率參數λ的四分位數函數(Quartile function)是:

F^-1(P;λ)=-LN(1-P)λ

第一四分位數:ln(4/3)λ

中位數:ln(2)λ

第三四分位數:ln(4)/λ

分布

在概率論和統計學中,指數分布(Exponential distribution)是一種連續概率分布。指數分布可以用來表示獨立随機事件發生的時間間隔,比如旅客進機場的時間間隔、中文維基百科新條目出現的時間間隔等等。

許多電子産品的壽命分布一般服從指數分布。有的系統的壽命分布也可用指數分布來近似。它在可靠性研究中是最常用的一種分布形式。指數分布是伽瑪分布和威布爾分布的特殊情況,産品的失效是偶然失效時,其壽命服從指數分布。

指數分布可以看作當威布爾分布中的形狀系數等于1的特殊分布,指數分布的失效率是與時間t無關的常數,所以分布函數簡單。

應用

在電子元器件的可靠性研究中,通常用于描述對發生的缺陷數或系統故障數的測量結果。這種分布表現為均值越小,分布偏斜的越厲害。

指數分布應用廣泛,在日本的工業标準和美國軍用标準中,半導體器件的抽驗方案都是采用指數分布。此外,指數分布還用來描述大型複雜系統(如計算機)的平均故障間隔時間MTBF的失效分布。

但是,由于指數分布具有缺乏“記憶”的特性.因而限制了它在機械可靠性研究中的應用,所謂缺乏“記憶”,是指某種産品或零件經過一段時間t0的工作後,仍然如同新的産品一樣,不影響以後的工作壽命值,或者說,經過一段時間t0的工作之後,該産品的壽命分布與原來還未工作時的壽命分布相同,顯然,指數分布的這種特性,與機械零件的疲勞、磨損、腐蝕、蠕變等損傷過程的實際情況是完全矛盾的,它違背了産品損傷累積和老化這一過程。所以,指數分布不能作為機械零件功能參數的分布形式。

指數分布雖然不能作為機械零件功能參數的分布規律,但是,它可以近似地作為高可靠性的複雜部件、機器或系統的失效分布模型,特别是在部件或機器的整機試驗中得到廣泛的應用。

指數分布的圖形表面上看與幂律分布很相似,實際兩者有極大不同,指數分布的收斂速度遠快過幂律分布。指數分布的參數為λ,則指數分布的期望為1/λ,方差為(1/λ)的平方。

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