泊松分布的现实意义是什么,为什么现实生活多数服从于泊松分布?

泊松分布的现实意义是什么,为什么现实生活多数服从于泊松分布?

正太分布:不是,哥们,先问是不是,再问为什么,咱来比下到底谁是大哥。

正态分布毫无疑问是王者,这归功于中心极限定理,只要存在大量相互独立且同分布的随机变量,无论它们原本服从什么分布,只要它们的方差有限,这些变量之和的归一化形式最终都会收敛于正态分布。

你得去掉正态分布这个无冕之王才能讨论现实生活中哪种分布最多。

统计学和信息学认为,概率分布不仅仅是数据的拟合,更是我们在有限信息下对客观世界的主观描述。

无论是正态分布还是泊松分布,亦或是其他常见的统计分布,它们之所以在现实世界中如此常见,背后都有一个共同的信息论原理,那就是最大熵原理(Principle of Maximum Entropy)。

说白了,它实际上是什么分布其实并不重要,重要的是我们认为它应该是什么分布。

四个参数画大象,五个参数鼻子晃,差不多得了,没必要搞那么清楚。

所以我们应当选择那些对未知信息做出最少假设的分布,最自然、最无偏的分布。

如果一个随机变量 的取值范围是实数域 ,且我们只知道它的均值 和方差 是固定的,除此之外一无所知。

那么通过变分法求解泛函极值可以证明,使得微分熵 最大的概率密度函数 恰好就是正态分布:

在给定均值和方差这类最基础的统计量时,它是最随机、包含信息量最少、最不依赖于额外假设的分布。

所以如果完全不了解任何详细内部机制的情况下,正态分布往往是描述连续变量的最佳模型。

还是那句话,它到底是不是正态分布其实并不重要,重要的是我们认为它是正态分布。

我们拟合出来差不多符合正态分布,那不就得了。

同样的逻辑也适用于泊松分布。

如果我们考虑的是离散的计数变量 ,并且我们只知道其平均值为 ,而在其他方面保持最大的不确定性。

那么使得离散熵 最大的分布正是泊松分布:

然而,当泊松分布的参数 变得非常大时,比如说 ,事件发生的次数就不再显得那么稀有了。

此时泊松分布的形状会逐渐变得对称,并趋近于均值为 、方差为 的正态分布:

根据差不多得了的统计学原则,虽说随机变量的确服从泊松分布,但你这时候说它是正态分布,其实也没什么错。

所以说最大熵分布是一个元分布。

当我们处理连续变量,且误差或波动来自于大量微小因素的叠加时,最大熵原理选择了正态分布。

当我们处理离散变量,且关注的是单位区间内稀有事件的平均发生次数时,最大熵原理选择了泊松分布。

如果我们只知道变量被限制在区间 内,除此之外对均值、方差一无所知,那么最大熵原理告诉我们,最合理的猜测是均匀分布。

如果我们研究的是一个非负连续变量(灯泡寿命、等待时间),且我们只知道其平均值 ,而没有方差的约束,最大熵分布就是指数分布。

如果我们面对的是受限于正半轴的变量,且具有标度不变性(收入,财富),那么最大熵原理将导向帕累托分布。

所以,统计学意义上,各类分布都是最大熵原理在不同物理约束下的投影。

而正态分布和泊松分布之所以在现实生活中那么常见,是因为有限的方差和固定的均值是最容易获取的两个宏观统计量。

而你不去细究,说『现实生活多数服从于泊松分布』,这做风倒是很统计学。

话说回来,其实也不是不可以,毕竟身边统计学,差不多得了!