Weibullfordelingen

Weibullfordelingen er en kontinuerlig sannsynlighetsfordeling oppkalt etter den svenske matematikeren Ernst Hjalmar Waloddi Weibull (1887-1979). Den blir anvendt innen bl.a. overlevelsesanalyse, feilanalyse, meterologi (vindhastighet, ekstremvær), sosiologi (giftealder og varighet av ekteskap),  og innen forsikring (livslengde).

Sannsynlighetstetthetsfunksjon f(x) for Weibullfunksjonen er:

\(f(x) = \begin{cases} \frac{k}{\lambda}\left(\frac{x}{\lambda}\right) ^{k-1} e^{-\left(\frac{x}{\lambda}\right)^k} & \quad \text{hvis} \;\;x\geq 0\\ 0 & \quad \text{hvis } \;\;x <0 \end{cases} \)

Hvor k > 0 er en formparameter (shapeparameter) og lambda (λ) er en skalaparameter (scaleparameter).

Weibullfunksjonen

Sannsynlighetstetthetsfunksjonen for Weibull-fordelingen med skalaparameter scale=1 og formparameter shape (k) varierende fra 0.5 til 3. For k <1 og x=0 så er stigningen uendelig (∞).

Mengden x angir tiden før feil opptrer, og feilraten er proporsjonal med en potens av tiden. Hvis formparamter k < 1 så betyr det at feilraten minsker med tiden. 

Weibullfordelingen er i familie med eksponentialfordelingen hvor k= 1, og med Rayleighfordelingen hvor k=2 og

\(\lambda = \sqrt{2\sigma}\)

Den kumulative fordelingsfunksjonen F(x) for Weibull-fordelingen er for x ≥ 0:

\(F(x)= 1-e^{-\left(\frac{x}{\lambda}\right)^k}\)

Kumulativ weibullfunksjon

Den kumulative fordelingsfunksjonen F(x) for Weibull-fordelingen med skalaparameter scale=1 og formparameter shape (k) varierende fra 0.5 til 3.

Gjennomsnittet for Weibullfordelingen er:

\(\lambda\Gamma\left(1+\frac{1}{k}\right)\)

hvor gamma (Γ) er gamma-funksjonen.

Medianverdien for Weibullfordelingen er for k>1 lik,

\(\Gamma(\ln2)^{\frac{1}{k}}\)

for k<0 er medianen lik null.

Varians for Weibullfordelingen er lik:

\(\lambda^2 \left[\Gamma\left(1+\frac{2}{k}\right)-\left(\Gamma\left(1+\frac{1}{k}\right)\right)^2\right]\)

 

Kvantilfunksjonen Q(x), som er den inverse av den kumulative fordelingsfunksjonen er:

Weibullfunksjonen kvantiler

Kvantilfunksjoen Q(x) for Weibull-fordelingen med skalaparameter scale=1 og formparameter shape (k) varierende fra 0.5 til 3. Er lik den inverse av F(x).

Vinhastighet og Weibullfordeling

Eksempel på Weibullfordeling av vindhastighet for k=2 og λ=4.

Litteratur

R Development Core Team (2011). R: A language and environment for  statistical computing. R Foundation for Statistical Computing,  Vienna, Austria. ISBN 3-900051-07-0, URL http://www.R-project.org/.

Wikipedia

Tilbake til hovedside

Publisert 27. des. 2019 10:58 - Sist endret 14. juli 2022 11:12