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確率・公式・変数変換・順序統計量
独立な指数分布たちの最小値は、また指数分布になり、その率(レート)は各率の単純な足し算 です。直感は『どれか1つでも先に起きればいい』ので、瞬間的に起きる勢い(ハザード)が全員ぶん足し合わさる、というもの。複数の部品のうち最初に壊れるもの、複数の原因のうち最初に来るクレーム、といった『最初の事象』のモデルです。
3つの独立な指数分布の生存曲線(灰破線、)と、その最小値の生存曲線(緑)。最小値の生存確率は各生存確率の積で、率は和
最小値
率は和になる
独立な 指数分布 の最小値は 指数分布
3つの独立な指数分布(故障時間)
独立な 指数分布 たちの最小値の分布は?
最小値の率が になる直感は?
の最小値の期待値は?
第1の角度は生存関数の積です。最小値が を超える全員が を超える、なので独立性から となり、これは率 の指数分布の生存関数そのものです。指数の肩で率がそのまま足し算になる点が本質で、図の生存曲線でも『各曲線の積=最小値の曲線』として現れます。
第2の角度がハザードの加法性で、こちらが直感の核心です。指数分布の瞬間故障率(ハザード率)は一定値 で、『今この瞬間の微小時間 に成分 が初めて故障する確率』は近似的に です。最小値=『どれか1つでも故障する最初の時刻』なので、微小時間 に少なくとも1つが故障する確率は、独立なら各成分の故障確率の和 (同時に2つ起きる確率は の高次で無視できる)。つまり最小値のハザード率が となり、ハザード一定の指数分布の定義から が出ます。実務では、複数の独立な故障原因や保険クレーム発生原因が並走するとき、『最初の事故が起きるまでの時間』を率の合計で一気に評価できます(期待値は )。
生存関数の積
。指数の肩で率が足し算になるのが本質。
ハザードの加法性
指数のハザードは一定 。微小時間 に『どれか故障』する確率は で、最小値のハザード率が になる。
無記憶性の継承
指数の無記憶性ゆえ、すでに 経過しても最小値の残り時間は同じ 指数分布 。経過時間に依存しない。
『いつ』を問う
最小値は『最初の事象がいつ起きるか』の分布。一方『どれが先か』の識別は競合(C025)の問いで、別の式になる。
最小値の分布からのモーメント計算
まで分布が分かれば、指数分布のk次モーメントを使って、任意の変換の期待値・分散を計算できる。円の半径→面積のような幾何的な応用で使われる(2016年度)。
最小値 。期待値 。
『成分1が最初に故障する確率』は 。