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	<title>ポアソン分布 | My Interests</title>
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	<description>残したいことを残していきます</description>
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		<title>数理統計：ポアソン分布の性質</title>
		<link>https://ds.machijun.net/%e6%95%b0%e7%90%86%e7%b5%b1%e8%a8%88-%e3%83%9d%e3%82%a2%e3%82%bd%e3%83%b3%e5%88%86%e5%b8%83/</link>
		<pubDate>Sun, 28 Oct 2018 13:18:08 +0000</pubDate>
		<dc:creator><![CDATA[jun]]></dc:creator>
				<category><![CDATA[統計学]]></category>
		<category><![CDATA[ポアソン分布]]></category>
		<category><![CDATA[分散]]></category>
		<category><![CDATA[数理統計]]></category>
		<category><![CDATA[最尤推定量]]></category>
		<category><![CDATA[期待値]]></category>
		<category><![CDATA[積率母関数]]></category>

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		<description><![CDATA[<p>イントロ 代表的な分布の性質を解説します。 今回はポアソン分布です。 定義 ポアソン分布は1つのパラメータ$\lambda$をとり、ある(稀な)事象が何回発生したかを求めるのに利用します。 このポアソン分布を$Po(\l [&#8230;]</p>
<p>The post <a href="https://ds.machijun.net/%e6%95%b0%e7%90%86%e7%b5%b1%e8%a8%88-%e3%83%9d%e3%82%a2%e3%82%bd%e3%83%b3%e5%88%86%e5%b8%83/">数理統計：ポアソン分布の性質</a> first appeared on <a href="https://ds.machijun.net/">My Interests</a>.</p>]]></description>
				<content:encoded><![CDATA[<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/mathjax/2.7.5/MathJax.js?config=TeX-AMS_CHTML" type="text/javascript">    
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<h2>イントロ</h2>
<p>代表的な分布の性質を解説します。<br />
今回はポアソン分布です。</p>
<p><span id="more-2016"></span><br />
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</div>
</p>
<h2>定義</h2>
<p>ポアソン分布は1つのパラメータ$\lambda$をとり、ある(稀な)事象が何回発生したかを求めるのに利用します。<br />
このポアソン分布を$Po(\lambda)$と書いたりします。<br />
確率関数は、$X \sim Po(\lambda)$として、<br />
<div style="overflow-x: auto;">\begin{align}<br />
P(X=k) = \begin{cases} \cfrac{\lambda^k}{k!}e^{-\lambda} &#038; (k=0,1,\cdots) \\<br />
0&#038;(\text{others})<br />
\end{cases}<br />
\end{align}</div><br />
と表されます。</p>
<h2>期待値</h2>
<p>定義通りに計算します。<br />
<div style="overflow-x: auto;">\begin{align}<br />
E(X) &#038;= \sum_{k=0}^\infty k \times P(X=k)\\<br />
&#038;=\sum_{k=0}^\infty k \times \cfrac{\lambda^k}{k!}e^{-\lambda}&#038;&#038;\\<br />
&#038;=\sum_{k=1}^\infty \cfrac{\lambda \cdot \lambda^{k-1}}{(k-1)!}e^{-\lambda}\\<br />
&#038;(\text{Put } t \text{ as } k-1)\\<br />
&#038;=\lambda \underline{\sum_{t=0}^\infty \cfrac{\lambda^{t}}{t!}e^{-\lambda}}\\<br />
&#038;=\lambda<br />
\end{align}</div><br />
最後の式の変形は、下線部が$Po(\lambda)$の全確率$1$となることを利用しました。</p>
<h2>分散</h2>
<p>$V(X)=E(X^2) &#8211; E(X)^2$を用いて計算します。<br />
<div style="overflow-x: auto;">\begin{align}<br />
E(X^2) &#038;= \sum_{k=0}^\infty k^2 \times P(X=k)\\<br />
&#038;=\sum_{k=0}^\infty k^2 \times \cfrac{\lambda^k}{k!}e^{-\lambda}&#038;&#038;\\<br />
&#038;=\sum_{k=1}^\infty k \times \cfrac{\lambda \cdot \lambda^{k-1}}{(k-1)!}e^{-\lambda}\\<br />
&#038;(\text{Put } t \text{ as } k-1)\\<br />
&#038;=\lambda \sum_{t=0}^\infty (t+1)\cfrac{\lambda^{t}}{t!}e^{-\lambda}\\<br />
&#038;=\lambda(E(X) + 1)\\<br />
&#038;=\lambda^2 + \lambda<br />
\end{align}</div><br />
これから、<br />
<div style="overflow-x: auto;">\begin{align}<br />
V(X) &#038;= E(X^2) &#8211; E(X)^2\\<br />
&#038;= \lambda^2 + \lambda &#8211; \lambda^2\\<br />
&#038;= \lambda<br />
\end{align}</div></p>
<h2>積率母関数</h2>
<p>定義通りに計算します。<br />
<div style="overflow-x: auto;">\begin{align}<br />
M_X(t) &#038;= E\left(e^{tX}\right) \\<br />
&#038;= \sum_{k=0}^\infty e^{tk} \cfrac{\lambda^k}{k!}e^{-\lambda}\\<br />
&#038;= \underline{\sum_{k=0}^\infty \cfrac{(e^t\lambda)^k}{k!} \exp(-e^t\lambda)}\times \cfrac{\exp(-\lambda)}{\exp(-e^t\lambda)}\\<br />
&#038;= \cfrac{\exp(-\lambda)}{\exp(-e^t\lambda)}\\<br />
&#038;=\exp(\lambda(e^t-1))<br />
\end{align}</div></p>
<p>最後から二番目の変形は、下線部が$Po(e^t\lambda)$の全確率$1$となることを利用しました。</p>
<p>積率母関数を使って期待値と分散を求めると、<br />
<div style="overflow-x: auto;">\begin{align}<br />
E(X) &#038;= M_X'(0)\\<br />
&#038;=\exp(\lambda(e^t-1))\cdot \lambda e^t |_{t=0}\\<br />
&#038;=\lambda\\<br />
E(X^2) &#038;= M_X&#8221;(0)\\<br />
&#038;= \exp(\lambda(e^t-1))\cdot (\lambda e^t)^2\\<br />
&#038;\qquad + \exp(\lambda(e^t-1))\cdot \lambda e^t |_{t=0}\\<br />
&#038;=\lambda^2 + \lambda<br />
\end{align}</div><br />
となるので、$V(X)=E(X^2)-E(X)^2=\lambda$となります。</p><p>The post <a href="https://ds.machijun.net/%e6%95%b0%e7%90%86%e7%b5%b1%e8%a8%88-%e3%83%9d%e3%82%a2%e3%82%bd%e3%83%b3%e5%88%86%e5%b8%83/">数理統計：ポアソン分布の性質</a> first appeared on <a href="https://ds.machijun.net/">My Interests</a>.</p>]]></content:encoded>
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