理论教育 负指数分布在运筹学方法与模型第2版中的应用

负指数分布在运筹学方法与模型第2版中的应用

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:若用Vn表示第n位顾客所需的服务时间,则{Vn,n=1,2,…}也是一族随机变量.假定{Vn,n=1,2,…

负指数分布在运筹学方法与模型第2版中的应用

若用Vn表示第n位顾客所需的服务时间,则{Vn,n=1,2,…}也是一族随机变量.假定{Vn,n=1,2,…}中各个随机变量相互独立,且服从相同的负指数分布

其中参数μ>0.因而,其概率密度函数为

Vn数学期望和方差分别为

因此

从而,为每位顾客所需要的平均服务时间,μ为在单位时间内受到服务的顾客平均数.

基于负指数分布在排队论中的重要性,下面我们对负指数分布的性质作进一步的讨论(用随机变量V表示顾客的服务时间).

性质9-1 负指数分布的密度函数f(t)是t(t≥0)的一个严格单调减函数.

因此,对任Δt>0,t>0,有

因此,V取小值(小于期望值的一半)要比V取接近EV的值更有可能性.

又可知:

所以,若一个顾客的服务时间服从负指数分布,则当顾客开始接受服务后,服务结束得较短的可能性较大,而服务时间较长的可能性却是相当小的.也就是说,如果某种服务的服务时间具有如下性质:有大量的顾客要求较短时间的服务,只有少量麻烦顾客需要长时间的服务,则一般地可以认为服务时间服从负指数分布(当然,需用数理统计中分布假设检验方法进行检验).(www.daowen.com)

性质9-2 无记忆性.

我们来求顾客已经被服务了时间s的条件下,再需服务t以上时间的条件概率——P(V≥s+t|V≥s):

可见,剩余服务时间的分布独立于已经服务过的时间而与原来的分布相同.我们将这类特性称之为“无记忆性”.

同时可以指出,具有无记忆性

的分布,也只有负指数分布.

对于最简单流,由于顾客到达间隔时间服从负指数分布,因而,不论取哪一时刻为起点,剩余的到达间隔时间仍为同一参数的负指数分布.

性质9-3 对于t>0,当Δt充分小时,有

性质9-3告诉我们:若顾客的服务时间V服从负指数分布,那么,当顾客在服务了t时间后,事件“顾客服务完毕”在下一个时段Δt内发生的概率近似于μΔt.

类似地,对于最简单流来说,由于到达间隔T服从负指数分布(参数λ>0),因此对任t>0,Δt充分小,有

换言之,经过t时间下一个顾客仍未到达,那么,在Δt时段内来一个顾客这件事的概率近似于λΔt.

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