П.10. Случайные процессы
Случайным процессом называется процесс, значение которого при любом значении аргумента
является случайной величиной. Обычно
– это время.
Пусть с течением времени в случайные моменты происходит некоторое событие
. Обозначим
число событий, имевших место в интервале
. Для определенности начинаем отсчет времени в момент
, в который событие
не произошло, т.е.
.
Важнейшая математическая характеристика такого процесса – это вероятность того, что за время событие
произойдет ровно
раз:
, где
,
т.е. закон распределения целочисленной случайной величины .
Процесс называется процессом Пуассона (или простейшим потоком событий), если для него выполняются следующие предположения.
1. Процесс является стационарным, т.е. вероятность появления числа событий
во временном промежутке
, зависит только от длины этого промежутка (не зависит от начала отсчета).
2. Процесс – это процесс без последствий, т.е. вероятность появления
событий на любом участке времени длины
не зависит от того, сколько событий появилось на любом другом не пересекающемся с ним участком.
3. Процесс – это ординарный процесс, т.е. вероятность того, что за малый промежуток времени
событие
произойдет более одного раза, есть величина более высокого порядка малости по сравнению с
.
Для пуассоновского процесса функция
имеет вид:
,
,
(27)
Числовой параметр называется интенсивностью пуассоновского потока, т.е.
– это среднее число событий
, происходящих в единицу времени.
Задача 9. Среднее число заказов такси, поступающих на диспетчерский пункт в одну минуту, равно 3. Найти вероятность того, что за 2 минуты поступит: 1) четыре вызова; 2) менее четырех вызовов; 3) не менее четырех вызовов.
Решение.
Случайные события – заказы такси – представляют собой процесс Пуассона .
По условию имеем: интенсивность потока – среднее число заказов в единицу времени – , промежуток времени
.
1) Искомая вероятность того, что за минуты поступит ровно
вызова можно вычислить по формуле (28). Имеем:
.
2) Событие "поступило менее четырех вызовов" произойдет, если за время мин. наступит одно из следующих несовместных событий: «поступило три вызова» –
, «поступило два вызова» –
, «поступил один вызов» –
, «не поступило ни одного вызова» –
. Таким образом, искомую вероятность находим с помощью теоремы сложения вероятностей (1):
3) События "поступило не менее четырех вызовов" и "поступило менее четырех вызовов" противоположны, поэтому искомую вероятность того, что за две минуты поступит не менее 4 вызовов, можно найти по формуле (3):
.
Ответы: 1) ; 2)
; 3)