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浅谈泊松分布及其应用

05/27

摘要:泊松分布是指一个系统在运行中超负载造成的失效次数的分布形式。它是高等数学里的一个概念,属于概率论的范畴,是法国数学家泊松在推广伯努利形式下的大数定律时,研究得出的一种概率分布,因而命名为泊松分布。本文在给出泊松分布的定义、特征和适用范围的基础上,从“非典”在我国的爆发和传播、腐败的产生与发展等角度研究了泊松分布在实际生活中的应用。

  关键词:泊松分布 总体的稀有性 局部的密集性

  

  一、泊松分布的发现、定义和适用范围

  泊松分布,是一种统计与或然率学里常见到的离散或然率分布,由法国数学家西莫恩德尼・泊松在1838年时发表,在概率论中现称泊松分布。常用于描述单位时间、单位平面或单位空间中罕见“质点”总数的随机分布规律。

  定义: P(ξ=k)=λke-λ/k!(k=0,1,2,……n)

  特征:泊松分布的特点是总体上的稀有性和局部的密集性加偶然性。

  适用范围:泊松分布适合于描述单位时间内随机事件发生的次数。一个系统,在运行过程中由于负载超出了它所能允许的范围造成失效,在一段运行时间内失效发生的次数 是随机变量,当这个随机变量有如下特点时,x服从泊松分布。

  特点:

  (1)当时间间隔取得极短时,只能有0个或1个失效发生;

  (2)出现一次失效的概率大小与时间间隔大小成正比,而与从哪个时刻开始算起无关;

  (3)各段时间出现失效与否,是相互独立的。

  二、泊松分布在生活中的应用

  自然科学领域普遍存在泊松分布现象,主要是指大量重复实验中稀有事件出现的次数。

  (一)“非典”的流行和传播服从泊松分布

  公元2003年,草长莺飞的春季,一场没有硝烟的战争――肆虐的“非典”病毒向人类发起了猖狂攻击。来势汹涌的“非典”,在全国引发了一场声势浩大的抗击“非典”运动,给了置身其中的我们很多很多的思索。比如,为什么我国会成为“非典”的重灾区?为什么首都北京会成为“非典”的爆发区?“非典”的传播和扩散是否遵循一定的规律呢?

  1.对“非典”的常识性认识

  非典型肺炎是指由支原体、衣原体、军团菌、立克次体、腺病毒以及其他一些不明微生物引起的肺炎。世界卫生组织将传染性非典型肺炎称为严重急性呼吸综合征(Severe Acute Respiratory Syndromes),简称SARS。临床主要表现为肺炎,在家庭和医院有显著的聚集现象。

  2.“非典”在全球范围内的爆发呈泊松分布

  对于非典型肺炎在全球范围内的爆发和传播情况,我们主要通过观察由世界卫生组织(WHO)的网站提供一组数据来研究。“截至日内瓦时间2003年7月11日17时,全球SARS疫情统计:全球累计报告病例8437例,其中中国内地累计报告病例5327例,中国香港1755例,中国台湾671例,新加坡206例,澳大利亚5例,巴西1例,法国7例,德国10例,印度3例,意大利4例,科威特1例,马来西亚 5例,蒙古9例,新西兰 1例,美国75例,英国4例,瑞士1例,瑞典3例,俄罗斯1例,西班牙1例,南非1例……”

  从上面的统计数据上可以看出,非典型肺炎在全球范围内的爆发主要发生在亚洲地区,集中在中国、中国香港、中国台湾和新加坡,在其他地区也有少量人数感染,但是并不密集。在地域上,SARS的流行和传播具有总体稀有性和局部密集性、偶然性的特点,且每个地点只有发生与不发生两种可能,各个地点之间发生的可能性是相互独立的。它符合泊松分布的特点,所以SARS从全球范围来看,在爆发的空间上符合泊松分布。

  从非典型肺炎的爆发时间上来观察,人感染“非典”病毒主要集中在2003年这一年时间内,呈现时间上的局部密集性和偶然性,也符合泊松分布的特征。所以无论从空间还是时间角度研究“非典”在全球范围内的爆发,其流行和传播都是服从泊松分布规律的。

  3.“非典”在我国国内的爆发呈泊松分布

  在“非典”肆虐爆发的一段时间内,人民网每天都会发布当日新的“非典”疫情统计,下面我们任意选取其中一天的疫情统计报道来作为研究。

  “2003年5月26日10时至5月27日10时,全国各地共报告新增非典型肺炎临床诊断病例9例,治愈出院115例,死亡4例。其中,北京新增临床诊断病例9例,治愈出院81例,死亡4例;其他省份都没有新增临床诊断病例和死亡病例。”

  从“非典”在我国流行和传播的空间分布来看,主要发生在北京,显现总体上的稀有性和局部的密集性加偶然性的特点;从时间上看,从发现病例以来,以2003年为高峰期,它符合泊松分布的特点,各段时间出现失效与否,是相互独立的。所以,“非典”在我国的流行和传播是符合泊松分布规律的。

  (二)腐败现象的产生与发展符合泊松分布

  腐败现象作为社会现象中的一种非常态,它的发生和发展规律与泊松分布规律完全相同,特点是总体上的稀有性和局部的密集性加偶然性,具体表现有“前腐后继案”“串案”“窝案”等形式。“前腐后继案”表明了腐败现象在时间上是呈泊松分布,“窝案”表明了腐败现象在空间上呈泊松分布,而“串案”则表明了腐败现象在立体上呈泊松分布。

  从全世界范围来看,腐败现象从总体上来说发生的概率较小,对于一些法制比较健全和完善的国家,腐败现象出现的概率就要少些,即使出现了也能较快受到查处。但是也不可避免的会有少部分国家,腐败现象会集中反复地出现,尤其是在经济转型、社会发生变革的时期容易出现。比如我国正处于向社会主义市场经济的过渡时期,法制不太健全,各项改革和管理措施还跟不上形势发展的需要,腐败现象就表现得比较明显和集中。但从历史长河中看,这种过程是短暂的,从全局来看,它也只集中在某个特定的领域和行业,而其余大部分时间和大部分领域都是正常的,都是非腐败的。

  中纪委三次全会提出的“两个必须看到”就是对腐败现象呈泊松分布规律的深刻表述。报告中说:“我们必须看到,党员干部队伍的主流是好的,腐败分子只是极少数。”

  泊松分布现象在自然科学领域普遍存在,用途广泛,深入研究泊松分布对我们的生活有着极其重要的意义。本文主要从全球热点问题――非典的流行与传播、反腐败这两个角度,对泊松分布规律及其在生活中的应用进行了粗浅的论述和研究。

  

  参考文献:

  [1] 盛骤,谢式千,潘承毅,等编.概率论与数理统计:第三版.高等教育出版社,2001.

  [2] 齐民友,等编.概率论与数理统计.高等教育出版社,2002.

  (责编 张晶晶)


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