A binomiális- és a Poisson-eloszlás kapcsolata

Mint említettem, a Poisson-eloszlás a binomiális-eloszlás határesete akkor, ha n nagy szám, p 0-hoz közeli, k pedig viszonylag kicsi érték. Itt azt nézzük meg, miért.

A levezetéshez alkalmazni fogjuk a Stirling-formulát, méghozzá annak is egy "lebutított" változatát. (Ha n tart a végtelenbe, akkor az első utáni tényezők gyakorlatilag elhanyagolhatók.)

Először a könnyebb követhetőség szempontjából sorról sorra átnézzük, mikor milyen átalakítás történik.

  1. A binomiális eloszlásból indulunk ki.
  2. Most jön a Stirling-formula n!-ra és (n-k)!-ra, hiszen feltettük, hogy k viszonylag kis szám, így nemcsak n, hanem (n-k) is nagy.
  3. Ebben a sorban törttel osztunk, majd egyszerűsítünk en-nel. A folytatásban jön egy trükk, nn-t felbontjuk nn-k és nk szorzatára, majd észrevesszük, hogy több kifejezés kitevője is (n-k).
  4. A zárójelben a fenti trükköt még egyszer eljátszuk.
  5. Most újabb trükköt alkalmazunk. Feltűnhet, hogy az (np) kifejezés kétszer is szerepel. Sőt, említettük, hogy n nagy, p kicsi szám. A zárójelre koncentrálva észrevehetjük, hogy a benne szereplők nagyon hasonlítanak [1+(a/n)]n-re, ami tart ea-hoz. Csakhogy: itt "a" konstans, azonban (k-np)-ben "n" változó. És akkor a trükk: követeljük meg, hogy np = (lambda) állandó legyen. Így már minden oké, alkalmazzuk az említett összefüggést.
  6. Ezt kerestük.
Akkor jöjjön a matek:

Ne feledjük, hogy np szorzatot állandónak tekintettük a levezetés során.

vissza

Kaposvár, 2005. január
T.Cs.