空间泊松点过程PPT精选文档

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泊松过程合成和分解.ppt

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例:设{X n}Markov链,状态空间 I {0,1}, p01 p10 1.则所有状态互达。 集合{n 1: p00 (n) 0} {2,4,6,...}, 其最大公约数为 2,d (0) 2. {X n}不遍历
例:设{X n}Markov链,状态空间 I {0,1}, p01 1, p10 p11 0.5.则所有状态互达。 集合{n 1: p11(n) 0} {1,2,3,4,...}, 其最大公约数为 1,d (1) 1.
例1:有10把步枪,其中两把已校正,命中率为p1; 其余
未校正,命中率为p2 ,这里p1 p2.某人任取一把开始打靶,
令X n为第n次命中的次数,即X n
1 0
第n次命中 第n次未命中
(1)对n
m,求(X
n,X
)的联合分布律和边缘分布律。
m
(2)以Sn表示前n次命中的次数,求Sn的分布律。
(3)若p1 1,p2 0,写出所有样本函数,写出Sn的分布律.
若i可达j, j可达i,则称i和j互达
设i是一个状态,定义 i的周期 d (i)为 集合{n 1: pii (n) 0}的最大公约数。 若d (i) 1,则称i非周期;否则称 i是周期的
性质:若 i和j互达,则 d(i) d( j)
定理:设{X n}是状态有限的 Markov链, 并且所有状态互达。则 以下3条相互等价。 (1){X n}遍历; (2)所有状态非周期; (3)某一状态非周期。
此时对n
m,X
n和X
独立吗?为什么?
m
解: 令A "取到已校正的枪", 由全概率公式得:
(1) p11 P( X n 1, X m 1)
P( X n 1, X m 1| A)P( A) P( X n 1, X m 1| A)P( A) 0.2 p12 0.8 p22; 同理p01 p10 0.2 p1(1 p1) 0.8 p2 (1 p2 ); p00 0.2(1 p1)2 0.8(1 p2 )2 P( X n 0) 0.2(1 p1) 0.8(1 p2 ) P( X n 1) 0.2 p1 0.8 p2

第三章 泊松过程

第三章 泊松过程

第一节、泊松过程的基本概念
证明: (1) 0 N (0) N1 (0) N2 (0) 可得 N1 (0) N2 (0) 0 (2)由N(t)的独立增量性可得,N1 (t ), N2 (t ) 也为独立增量过程; (3)记 N (t s) N (t ) N (t , t s) P[ N1 (t , t s ) k1 ]
泊松过程(Poisson process)最早由法国人Poisson于 1837年引入。
主 要 内 容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
泊松过程的基本概念 相邻时间的时间间隔 剩余寿命与年龄 非时齐泊松过程 复合泊松过程 更新过程
第一节、泊松过程的基本概念
一、定义 一随机过程N (t ), t 0 ,若满足条件: (1)是一计数过程,且N(0)=0; (零初值性) (2)任取 0 t1 t2 tn , (独立增量过程) N (t1 ), N (t2 ) N (t1 ), , N (tn ) N (tn1 ) 相互独立; (3)s, t 0, n 0, P[ N (s t ) N (s) n] P[ N (t ) n] (增量平稳性) (4)对任意 t 0 和充分小的 t 0 ,有 P[ N (t t ) N (t ) 1] t o(t ) P[ N (t t ) N (t ) 2] o(t ) 称N (t ), t 0 是强度 为的时齐泊松过程。 其中 0 称 为强度常数。
即 N (s t ) N ( s) 是参数为 t 的泊松分布。
证明
第一节、泊松过程的基本概念
泊松过程的等价定义: 一计数过程N (t ), t 0 ,若满足条件: (1)N(0)=0; (2)N(t)是独立增量过程; (3)对 s, t 0, N (s t ) N (s) P(t ) ,即

随机过程第三章 泊松过程 ppt课件

随机过程第三章 泊松过程 ppt课件
(5)泊松过程的样本轨迹是跳跃度为1的阶梯函数.记T n 为
第 n次事件发生的时刻, X n 是第 n次与第n 1 次事件发生
的时间间隔.
一. X n和 T n 的分布
定理3.2 X n (n 1)服从参数为 的指数分布,且相互独立.
证 当 t 0时,有
F 1 ( t ) P { X 1 t } 1 P { X 1 t } ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 P { N ( t ) 0 }
重复以上的推导可证定理之结论.
定理3.3 Tn ~(n,)
n
证 由于 Tn
Xi
i 1
故由定理3.2以及引理的结论马上可得本定理之结论.
注:1 (n,)的概率密度为
fTn (x) et
(t)n1
(n1)!
2. {T nt} {N (t)n}
(t 0)
由定理3.2,我们给出泊松过程的另一个等价定义.
p 的泊松过程.
证 M (t)满足定义3.2中的前两个条件是显然的,下证它也 满足第三个条件.
显然, M (t)的可能取值为 0,1,2, ,并且由全概率公式,有
P { M (t) m } P { M (t) m |N (t) n } P { N (t) n } n 0
而 P { M (t) m |N (t) n } 0 若 nm
f (x)() x1ex, x0
0,
x0
则称 X服从参数为 , 的 分布,记为 X~(,)
当 1 时,就是参数为 的指数分布.
(4) 分布关于参数 具有可加性.即若 X~(1,),
Y~(2,),且 X与 Y独立,则
X Y~ (1 2,)
指数引分理布,则设有X1,X2, ,Xn 相互独立且均服从参数为 的 X 1 X 2 X n ~ ( n ,)

空间泊松过程

空间泊松过程

空间泊松过程1. 简介空间泊松过程(Spatial Poisson Process)是一种常用于描述随机事件在空间中分布的数学模型。

它是一种二维或三维的随机过程,用来描述在给定空间中随机事件(例如点、线、面)的出现情况。

空间泊松过程在很多领域都有广泛的应用,如地理学、物理学、生态学和通信工程等。

2. 定义空间泊松过程是一个随机点过程,其定义如下:•在给定的空间区域中,随机点的数量是随机的。

•任意两个点之间的距离是独立同分布的。

•在不同的子区域中,点的数量是独立的。

3. 性质空间泊松过程具有以下性质:3.1. 点的数量分布给定一个空间区域,假设该区域的面积(或体积)为A。

如果单位面积(或单位体积)内的平均点数为λ,则空间泊松过程的点的数量N服从泊松分布,其概率质量函数为:P(N=k) = (λA)^k * exp(-λA) / k!3.2. 点的分布密度函数空间泊松过程的点是随机分布的,其分布密度函数可以用核密度估计方法来估计。

核密度估计是一种非参数估计方法,通过在每个点处放置一个核函数,然后将所有核函数叠加起来,得到点的分布密度函数。

3.3. 点的强度函数空间泊松过程的强度函数描述了点的密度在空间中的变化情况。

强度函数可以是常数,也可以是空间的函数。

在一维空间中,强度函数表示单位长度内的点的平均数量;在二维空间中,强度函数表示单位面积内的点的平均数量;在三维空间中,强度函数表示单位体积内的点的平均数量。

3.4. 点的空间关联性空间泊松过程的点之间是独立的,即一个点的出现不会影响其他点的出现。

这种独立性可以通过点的间距分布来描述。

常见的间距分布有指数分布、高斯分布和均匀分布等。

4. 应用空间泊松过程在各个领域都有广泛的应用。

4.1. 地理学地理学中常用空间泊松过程来描述地理现象的分布,如城市的人口分布、道路网的分布和地震的发生等。

通过对空间泊松过程的研究,可以更好地理解地理现象的规律性和随机性。

4.2. 物理学物理学中的粒子分布、原子核的排列和宇宙中星系的分布等现象都可以用空间泊松过程来描述。

第3讲第三章泊松过程

第3讲第三章泊松过程
对于n>1 和t>0,以及 s1,s2,…,sn-1>0,有
P Tn t T1 s1,,Tn1 sn1 P Nt s1 sn1 Ns1 sn1 1T1 s1,,Tn1 sn1
PN t s1 sn1 N s1 sn1 1
1 PN t s1 sn1 N s1 sn1 0
(2) N(t)是独立增量过程;
(3) 对一切0≤s,t, N(t+s) -N(s) ~P(λt),即
P[N (t s) N (s)] k et [t]k , k 0,1, 2,
k! 称{N( t ),t≥0)是参数为λ的齐次泊松过程.
注1 从增量分布知:齐次泊松过程也是平稳增量过程.
注2 N(t) ~P(λt).
et (t)k1 dt
t0
(k 1)!
例3.3 设N1(t)和N2( t )分别是强度为λ1和λ2的相互独立的
泊松过程, Wk1为过程N1(t)的第k个事件的到达时间,
W12 为过程N2(t)的第1个事件的到达时间,求 P Wk1 W12
解: fwk1
x
e1x 1
1 x k1
(k 1)!
所以3.2→定义3.3
再证 由定义3.3 → 定义3.2
即:需证明 N(t s) N(s) ~ t 由于是平稳增量故只需证 N(t) ~ t
记:Pn t PN(t) n
下面我们依次求Po(t), P1(t),…, Pk(t) ,…
首先,由定义3.3中的条件(3):
P1 h h oh
P0
0
1,由条件1
N
0
0
解得p0 (t) et , t 0
当n≥1时, n
pn (t h) pk (h)pnk (t) k 0 p0 (h) pn (t) p1(h) pn1(t) oh

第三章泊松过程PPT课件

第三章泊松过程PPT课件
பைடு நூலகம்
P1(t)tet
下面用归纳法证明 Pn (t )
et
( t )n
n!
成立。
假设 Pn1(t ) et
(t )n1 ,由前推导知
n1 !
d
dt
e tPn (t)
e tPn1(t)
e te t ( t)n1 (n 1)!
( t)n1
(n 1)!
积分得
et
Pn(t)
(t)n
n2
n!
故定义3.2蕴涵定义3.3。
下面来证明定义3.3蕴涵定义3.2。 令
P n ( t ) P { X ( t ) n } P { X ( t ) X ( 0 ) n } 由定义3.3的(2)和(3),有
P0(th)P{X(th)0}P{X(th)X(0)0} P{X(t)X(0)0,X(th)X(t)0}
所以
P n (t) P n (t)P n 1 (t)
e t P n ( t)P n ( t)e tP n 1 ( t)
因此
d
dt
etPn(t)
etPn1(t)
当n=1时,
d d tetP 1(t)etP 0(t)ete t
即 P1(t)(tc)et
由于 P1(0) 0 ,代入上式得
泊松过程是计数过程的最重要的类型之一,其定义如下:
定义 3.2 称计数过程{X(t),t 0}为具有参数 >0 的
泊松过程,若它满足下列条件
(1) X(0)= 0;
(2) X(t)是独立增量过程;
(3) 在任一长度为t 的区间中,事件A发生的次数
服从参数 >0 的泊松分布,即对任意s,t>0,有

P0(t) et

泊松过程 ppt课件

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P{X(t)-X(0)=n-1,X(t+h)-X(t)=1}+
P{X(njt2)-X(0)=n-j,X(t+h)-X(t)=j}.
根据定义3.3的(2)与(3),得
Pn(t+h)=Pn(t)P0(h)+Pn-1(t)P1(h)+o(h) =(1-λh)Pn(t)+λhPn-1(t)+o(h) 于是,有
则称 { n n 1 }
以 T n ( n 1 ) 表 示 第 n 1 次 发 生
则称 { T n n 1 }
首页
定理3.2
首页
设{ X (t) , t 0 }是参数为 ( 0 )的泊松过程,
则到达时间间隔序列T1,T2, 是相互独立的随机变量序列,
且都有相同的均值为1/ 的指数分布。
故定义3.3蕴涵定义3.2.
n!
第二节 泊松过程的基本性质
一.数字特征
设{ X (t) , t 0 }为泊松过程,对任意的 t, s [0, ),
且s t,有 E [ X ( t ) X ( s ) ] D [ X ( t ) X ( s ) ] ( t s ) 由于X(0)0,故
第三章 泊松过程(Poisson process)
第一节 泊松过程的定义和例子 第二节 泊松过程的基本性质 第三节 非齐次泊松过程 第四节 复合泊松过程
第一节 泊松过程的定义和例子
1.计数过程
如果用 N(t) 表示到时刻 t 为止已发生的“事件 A”的总数, 若 N(t) 满足下列条件:
(1) N(t) 0
k!
k0,1,2,
则称 X (t) 为具有参数 的泊松过程。
首页
注意 从条件(3)可知泊松过程有平稳增量,且

泊松分布专题教育课件

泊松分布专题教育课件
• 由二项分布旳概率函数可得到泊松分布旳 概率函数为:
P{X x} e x
x!
x 0,1, 2,
为大于0的常数,X 服从以为
参数的Poisson分布 X ~ P()
在处旳概率最大
在处旳概率最大
Poisson分布主要用于描述在单位 时间(空间)中稀有事件旳发生数
例如: 1. 放射性物质在单位时间内旳放射次数; 2. 在单位容积充分摇匀旳水中旳细菌数; 3. 野外单位空间中旳某种昆虫数等。
Z 检验旳条件: n1p1 和n1(1- p1)与 n2p2 和n2(1- p2)均 >5
•Poisson(泊松)分布
•取名于法国数学家
SD Poisson(1781-1840)
第四节 泊松分布旳概念
• 当二项分布中n很大,p很小时,二项分布就 变成为Poisson分布,所以Poisson分布实际 上是二项分布旳极限分布。
2.正态近似法 当 n 较大、p 和 1-p 均不太小,如 np 和 n(1-p)
均大于 5 时,样本率的分布近似正态分布,可采用检验统计量
Z
p 0 0 (1 0 )
n
,作样本率 p
与已知总体率π0 的比较。
例 新治疗方法治疗 180 人,117 人治愈。常规治疗方法的治
愈率π0=0.45。新治疗方法是否更好。
则 3只白鼠中死亡白鼠数 X服从以
n=3、 =0.4 的 二 项 分 布 ,
即 X~ B(3,0.4), X 各 取 值 的 概 率 :
P(X=0)=
(
3 0
)0.4
0
(1
0.4)
30
=
0
.
2
1
6
P ( X = 1 ) = (13)0.41(1 0.4)31 = 0 . 4 3 2

排队论大学课件6-泊松过程

排队论大学课件6-泊松过程

复杂系统建模
02
对于复杂的服务系统,如多服务台、多队列等,基于泊松过程
的排队论模型建模难度较大。
数据获取与处理03在实际应用中,获取准确的顾客到达和服务时间数据较为困难,
对模型的验证和应用带来挑战。
未来发展趋势及研究方向
A
非齐次泊松过程研究
针对事件发生率变化的情况,研究非齐次泊松 过程在排队论中的应用。
均值与方差
指数分布的均值和方差都是1/λ,其中λ是单位时间内事件的平 均到达率。因此,到达时间间隔的期望值(均值)和波动程度 (方差)都与事件到达率成反比。
到达次数分布
泊松分布
在给定时间区间内,事件到达的次数服从泊松分布。泊松分布是一种离散型概率分布,用于描述在固 定时间或空间范围内随机事件发生的次数。
泊松过程应用场景
01 02
电话交换系统
在电话交换系统中,用户呼叫的到达可以看作是一个泊松过程。通过泊 松过程可以预测在给定时间内呼叫到达的次数,从而合理安排交换机的 容量。
交通流
道路上车辆到达的情况也可以看作是一个泊松过程。通过泊松过程可以 分析交通流的特性,如车流量、车速等,为交通规划和管理提供依据。
期望值与方差
对于单个事件的等待时间,其期望值(均值)是1/λ,方差也是1/λ。对于多个事件的等待时间,其期望值(均值) 和方差都与事件数量成正比。因此,等待时间的期望值(均值)和波动程度(方差)都与事件到达率成反比。
泊松过程参数估计与检验
03
参数估计方法
01
矩估计法
利用样本矩来估计总体矩,从而获得泊松过程参数的估 计值。
02
最大似然估计法
根据样本数据,构造似然函数,通过最大化似然函数得 到参数的估计值。

泊松分布 ppt课件

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1.计数过程:设
为一随机过程,
如果N(t)是取非负整数值的随机变量,且满足s<t时,
N(s) ≤N(t),则称 XT {N(t),t T [0,)} 为计数过程(counting process).
若用N(t)表示电话交换台在时间[0,t]中接到
电话呼叫的累计次数,则{N(t) ,t≥0}就是一计数过程.
定义1 称随机过程{N(t),t0}为计数过程,若N(t)表示到 时刻t为止已发生的“事件A”的总数,且N(t)满足下列条件: (1) N(t)0 (2)N(t)取正整数; (3)若s<t,则N(s)<N(t); (4)当s<t,N(t)-N(s)等于区间(s,t]中发生的“事件A”的次数.
若t1<t2t3<t4,则在(t1,t2]内事件A发生的次数N(t2)-N(t1) 与在(t3,t4]内时间A发生的次数N(t4)-N(t3)相互独立,此时 计数过程N(t)是独立增量过程.
P{N(t) - N(s) k} [(t s)]k e(ts) , k 0,1, 2,
k!
则称{N(t),t0}为参数(或平均率、强度)为的(齐次) 泊松过程。[泊松过程的第二种定义方式]
注:由条件(3)知,泊松过程是平稳增量过程且E[X(t)]= t. 由于, =E[X(t)]/t表示单位时间内事件A发生的平均个数, 故称为此过程的速率或强度
X(t)-X(s),0≤s<t 为随机过程在 (s , t] 的增量.如果对 任意选定的正整数n和任意选定的0≤t0<t1<t2<…<tn, n个增量X(t1)-X(t0),X(t2)-X(t1), …,X(tn)-X(tn-1)相互 独立,则称 {X(t),t≥0}为独立增量过程.

第二章泊松过程随机过程ppt课件

第二章泊松过程随机过程ppt课件

命题 2.2.1 Xn,n=1,2,,为独立同分布的均值为 1/的指数随机变量。
证明:P{X1>t}= P{ N(t)=0}=et P{ X2>t| X1=s}= P{在(s,s+t]内没有事件| X1=s}=P{在(s,s+t]内没有
事件}(由独立增量)= et (由平稳增量)
所以,从上可得,X2 也是一个具有均值 1/的指数随机变量,且 X2
证明: (1)对 y1 y2 yn,如果(Y1,Y2,, Yn)等于(y1,y2,,yn)的 n!个排 列中的任一个,Y(1),Y(2),, Y(n)将等于(y1,y2,,yn);(2)当( yi1 , yi2 , , yin )是 (y1,y2,,yn)的一个排列时,Y1,Y2,, Yn 等于( yi1 , yi2 , , yin )的概率密度是
2. 来到时刻的条件分布(conditional distribution of the arrival times)
假设已知到时间 t 泊松过程恰发生了一个事件,我们要确定这一事件
发生的时刻的分布。因为泊松过程有平稳独立增量,看来有理由认为
[0,t]内长度相等的区间包含这个事件的概率应该相同。换言之,这个
2.泊松过程第二个定义 为了确定一个任意的计数过程是一泊松过程,必须证明它满足条件
(1),(2)及(3)。条件(1)只是说明事件的计数是从时刻 0 开始的。条件(2) 通常可从我们对过程了解的情况去直接验证。然而全然不清楚如何去确 定条件(3) 是否满足。为此泊松过程的一个等价定义将是有用的。
从使用情况来看,闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ,但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ,在此 不再说 明。

14 泊松过程

14 泊松过程
( t ) k t P N (t0 t ) N (t0 ) k e k! k 0,1, 2......, 式中t0 , t 0, 0泊松
过程的强度,因此对固定的t,泊松随机 过程 N (t )服 从 t的泊松分布
通俗证明方法
二、泊松过程—数字特征
1、泊松过程—均值 2、泊松过程-方差
E[Tk ]



tfTk (t )dt t e
k t


0
t
e
k
( t ) (k 1)!
t
k 1
dt k
(k 1)! 0

k

dt

k!
k 1
( k 1)!


第k个到达时间的均值正好是该过程
速率λ 倒数的k倍。
3、到达时间的数字特征-方差
3、泊松过程-自相关函数
4、
平均强度 5、泊松过程—样本函数 6、泊松脉冲序列
1、泊松过程—均值
均值: E N t t , t t 0 0
证明:E N t t , t kp ( t t , t ) 0 0 k 0 0
4、泊松过程—定义
设有一随机计数过程 N (t ), t [0, ), 其状态仅取非负整数值,并满足下列 条件:零初始值性: 1) P N (0) 0 1 2)平稳增量过程 3)独立增量计数过程
4、泊松过程—定义
4)单跳跃性: P N (t t ) N (t ) k lim 0, t 0 t 0 t k 2
2


2
t (t 1) (t ) t

空间泊松点过程教程文件

空间泊松点过程教程文件
P(N(1 BN ,) ( ABC)1)
P(N(1A))
|B| e-|B| e-|ABC| | A| e-|A|
|B | |A|
2020/7/8
So, we know that, for k=0,1,…,n:
P(N k|(N B( )n A ) )n k ||A B || k 1 -||A B || n -k
(for each point, draw U1, U2, indep unif(0,1)’s and place it at ((b-a)U1+a),(d-c)U2+c)
2020/7/8
Consider a two-dimensional Poisson process of
particles in the plane with intensity parameter .
of
t1haatnwdill2give the insect population a 95%
chance of surviving.
Use the hugely simplifying assumption that there is no time component to this process (and, in particular, that offshoot plants do not have further offshoots)
A particular insect population can only be supported if at least 75% of the quadrats contain at least 35 plants.
Using p=0.9, p1=0.7, and p2=0.8, explore the values

《条件泊松过程》课件

《条件泊松过程》课件
条件泊松过程PPT课件
本次课程将为大家介绍条件泊松过程。不仅会让你了解什么是条件泊松过程, 还会给你带来实际应用的案例演示。
什么是泊松过程?
1
性质
2
泊松过程具有独立增量、平稳增量和
计数的特性。
3
定义
泊松过程是一种随机过程,它描述了 随机事件在给定时间内发生的次数。
应用场景
泊松过程广泛应用于各种领域,比如 交通、金融和电信网络等。
3
实际应用案例
比如在金融分析中,研究不同投资策略的预期报酬率和风险,需要使用到条件概 率密度函数。
条件泊松过程的性质和计算方法
统计性质
条件泊松过程的间隔时间、 频率和瞬时强度都是随机 的,并且可以用统计方法 进行度量。
数学性质
条件泊松过程满足增量可 加性、时间可平移性、卡 曼公式和玛尔科夫性等性 质。
什么是条件泊松过程?
定义
条件泊松过程是在满足一定条件下的泊松过程,它考虑了某些因素对随机事件发生率的影 响。
基本假设
条件泊松过程的基本假设包括事件独立性和等概率性。
应用案例
比如交通拥堵模型中的车流量建模,以及网络流量的模拟和建模等。
条件概率
定义和计算公式
条件概率是指在已知前提条件 下,某一事件发生的概率。
计算方法
条件泊松过程可以通过极 大似然估计方法、指数变 换方法和贝叶斯方法进行 计算和预测。
结论
1 重要性和应用价值
2 问题和挑战
条件泊松过程在公共安全、金融和网络建 模等领域发挥着重要的作用。
在深入研究和探讨条件泊松过程过程中, 仍面临着许多理论和技术挑战。
参考文献
相关著作
• 《泊松过程论》 • 《灾害预测与防范》 • 《网络安全与建模》

泊松分布与生灭过程65页PPT

泊松分布与生灭过程65页PPT
泊松分布与生灭过程

6、黄金时代是在我们的前面,而不在 我们的 后面。

7、心急吃不了热汤圆。
•Байду номын сангаас
8、你可以很有个性,但某些时候请收 敛。

9、只为成功找方法,不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。

10、只要下定决心克服恐惧,便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为,请 记住, 除了在 脑海中 ,恐惧 无处藏 身。-- 戴尔. 卡耐基 。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂,怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you

随机过程Ch3泊松过程ppt课件-48页PPT精选文档

随机过程Ch3泊松过程ppt课件-48页PPT精选文档

13
n
P [ N (t) N (0)] n j P N (t h) N (t) j j0
n
Pn j (t )Pj (h) j0
n
Pn (t ) P0 (h) Pn1 (t ) P1 (h) Pn j (t )Pj (h) j2
设随机过程{ N(t) , t 0 }是一个计数过程,
0
满足
08.10.2019
9
(1) N (0) 0
2
(3) P{N(h) 1} h (h)
(4) P{N(h) 2} (h)
其 中 ( h ) 表 示 当 h 0 时 对 h 的 高 阶 无 穷 小 ,
则 随机过程{ N(t), t 0 }称为一个计数过程
且满足:
(1) N(t) 0 (2) N(t)是整数值
(3)对任意两个时刻 0 t1 t2 ,有 N (t1) N (t2 ) ( 4 ) 对 任 意 两 个 时 刻 0 t 1 t 2 ,
N (t2 ) N (t1)等于在区间 (t1 , t2 ] 中发生的事件的个数
则称 N(t) 为具有参数 的 Poisson(泊松)过程
注意 从条件(3)可知泊松过程有平稳增量,且
E[N(t)]t 并称
速率或强度
(单位时间内发生的事件的平均个数)
08.10.2019
8
说明
要确定计数过程是Poisson过程,必须证明 它满足三个条件。(条件3很难验证)
为此给出一个与Poisson过程等价的定义

P0 (t )

o(h) h
,
当h

0时 有 P0(t )
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4
Alternatively, a spatial Poisson process satisfies the foll, …, An are disjoint regions, then N(A1), N(A2), …, N(An) are independent rv’s and
N(A1 U A2 U … U An) = N(A1) + N(A2) + … + N(An)
ii. The probability distribution of N(A) depends on the set A only through it’s size |A|.
5
iii. There exists a s0uch that
over a rectangular region S=[a,b]x[c,d].
simulate a Poisson( )number of points
(perhaps by finding the smallest number N such that)
N1
Ui e-
i1
scatter that number of points uniformly over S
P(N(kA )e)-|A |(|A|)k
k!
for k=0,1,2,…
7
Consider a subset A of S: There are 3 points in A… how are they distributed in A?
A
Expect a uniform distribution…
|B | |A|
9
So, we know that, for k=0,1,…,n:
P(N k|(N B( )n A ) )n k ||A B || k 1 -||A B || n -k
ie: N(B)|N(A)=n ~ bin(n,|B|/|A|)
10
Generalization: For a partition A1, A2, …, Am of A: P1 ) ( n 1 , N N 2 ) n ( ( 2 , . A A , N .. m ) n ( m |A N n (A )
Let’s determine the (random) distance D between a particle and its nearest neighbor.
For x>0,
FD(x)P(D x)1-P(Dx)
1 -P(o nto h pe arritn id cilc s ee ksnter
8
In fact, for any B, Awe have P(N(1B | N) (A 1))|B| |A|
Proof:
P(N 1 |N (B (1 A ))P ) (N 1N (,B (1 A ))) P( N 1()A )
P(N(1 BN ,) (A BC)1) P(N(1A))
|B| e-|B| e-|ABC| | A| e-|A|
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Example: Spatial Patterns in Statistical Ecology
Spatial Poisson Processes
1
The Spatial Poisson Process
Consider a spatial configuration of points in the plane:
Notation:
Let S be a subset of R2. (R, R2, R3,…) Let A be the family of subsets of S.
process with intensity i0f:
For each AA, N(A ~P ) oiss|oA|n).(
For every finite collection {A1, A2, …, An} of disjoint subsets of S, N(A1), N(A2), …, N(A3) are independent.
For AAl,et |A| denote the size of A. (length,
area, volume,…)
Let N(A) = the number of points in the set A.
(Assume S is normalized to have volume 1.)
3
Then {N(A)A }isAa homogeneous Poisson point
atthpeartw ica iltre h e x2)a
1-e-x2
13
So, for x>0.
fD (x)d dF x D (x)2x e-x2
In 3-D we could show that:
-4x3
FD(x) 1-e 3
fD (x)d dF x D (x4 ) x2e -4 3 x3
P( N 1 ( )|A A | o )A (|) |
iv. There is probability zero of points overlapping:
limP(N(A 1) )1 |A|0 P(N(A 1))
6
If these axioms are satisfied, we have:
(for each point, draw U1, U2, indep unif(0,1)’s and place it at ((b-a)U1+a),(d-c)U2+c)
12
Consider a two-dimensional Poisson process of
particles in the plane with intensity parameter .
n 1 !n 2 n ! n !m ! ||A A 1 || n 1 ||A A 2 || n 2 ||A A m || n m
for n1+n2+…+nm = n.
(Multinomial distribution)
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Simulating a spatial Poisson pattern with intensity
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