韋布爾分佈

1951年韋布爾提出的概率分佈

韋布爾分佈,即韋伯分佈(Weibull distribution),又稱韋氏分佈或威布爾分佈,是可靠性分析和壽命檢驗的理論基礎。

威布爾分佈在可靠性工程中被廣泛應用,尤其適用於機電類產品的磨損累計失效的分佈形式。由於它可以利用概率值很容易地推斷出它的分佈參數,被廣泛應用於各種壽命試驗的數據處理。

歷史


(History)
1.1927年,Fréchet(1927)首先給出這一分佈的定義。
2.1933年,Rosin和Rammler在研究碎末的分佈時,第一次應用了韋伯分佈(Rosin,P;Rammler,E.(1933),"The Laws Governing the Fineness of Powdered Coal",Journal of the Institute of Fuel 7:29-36.)。
3.1951年,瑞典工程師、數學家Waloddi Weibull(1887-1979)詳細解釋了這一分佈,於是,該分佈便以他的名字命名為Weibull Distribution

定義


概率論統計學角度看,Weibull Distribution是連續性的概率分佈,其概率密度為:
韋布爾分佈
韋布爾分佈
其中,x是隨機變數,λ>0是比例參數(scale parameter),k>0是形狀參數(shape parameter)。顯然,它的累積分佈函數是擴展的指數分佈函數,而且,Weibull distribution與很多分佈都有關係。如,當k=1,它是指數分佈;k=2且時,是Rayleigh distribution(瑞利分佈)。

性質


(Properties)
均值(mean)
韋布爾分佈
韋布爾分佈
,其中,Г是伽馬(gamma)函數。
方差(variance)
韋布爾分佈
韋布爾分佈
偏度(skewness)
韋布爾分佈
韋布爾分佈
峰度(kurtosis)
韋布爾分佈
韋布爾分佈

應用


工業製造
研究生產過程和運輸時間關係。
極值理論
預測天氣
可靠性和失效分析
雷達系統
對接受到的雜波信號的依分佈建模。
擬合度
無線通信技術中,相對指數衰減頻道模型,Weibull衰減模型對衰減頻道建模有較好的擬合度。
量化壽險模型的重複索賠
預測技術變革
風速
由於曲線形狀與現實狀況很匹配,被用來描述風速的分佈。