统计学_生存分析/Weibull Distribution韦布尔分布(python代码实现)

财富   科学   2024-10-04 12:00   重庆  


韦布尔分布概述


韦布尔分布(Weibull Distribution)是一种连续概率分布,能够描述各种不同形状的概率分布。这种分布因其灵活性而广泛应用于可靠性分析、寿命检验、工业制造、极值理论、预测天气、雷达系统等多个领域 。

韦布尔分布有三个参数:形状参数(shape parameter,通常表示为 𝑘𝛽)、尺度参数(scale parameter,通常表示为 𝜆𝜂)和位置参数(threshold parameter,通常表示为 𝛾)。形状参数决定了分布的形状,尺度参数决定了分布的尺度,而位置参数决定了分布的最低可能值

韦布尔分布的概率密度函数(Probability Density Function,PDF)和累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)可以通过以下公式定义:

  • PDF:𝑓(𝑥;𝑘,𝜆)=𝑘𝜆(𝑥𝜆)𝑘1𝑒(𝑥/𝜆)𝑘for 𝑥0

  • CDF:𝐹(𝑥;𝑘,𝜆)=1𝑒(𝑥/𝜆)𝑘for 𝑥0

其中,𝑥 是随机变量,𝑘 是形状参数,𝜆 是尺度参数。

韦布尔分布的均值(mean)和方差(variance)可以通过以下公式计算:

  • 均值:Mean=𝜆Γ(1+1/𝑘)其中,Γ 是伽马函数。

  • 方差:Variance=𝜆2[Γ(1+2/𝑘)(Γ(1+1/𝑘))2]


韦布尔分布特别适用于描述生命周期数据,如产品失效时间,因此在可靠性工程和生存分析中非常有用。它能够模拟不同的失效率,包括随时间增加、减少或保持恒定的失效率

在实际应用中,韦布尔分布可以用来预测产品的使用寿命、进行风险评估、分析极端事件等。通过对参数的适当选择,韦布尔分布可以近似正态分布和其他分布,使其成为一个非常通用的工具。




韦布尔分布历史



1. 1927年,Fréchet(1927)首先给出这一分布的定义。

2.1933年,Rosin和Rammler在研究碎末的分布时,第一次应用了韦伯分布(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,瑞典工程师、数学家Waloddi Weibull(1887-1979)详细解释了这一分布,于是,该分布便以他的名字命名为Weibull Distribution。



韦布尔分布缺点


韦布尔分布参数的分析法估计 较复杂,区间估计值过长,实践中常采用概率纸估计法,从而降低了参数的估计精度.这是威布尔分布目前存在的主要缺点,也限制了它的应用。



韦布尔分布应用


 Weibull Distribution应用

1.生存分析

2.工业制造

研究生产过程和运输时间关系

3.极值理论

4.预测天气

5.可靠性和失效分析

6.雷达系统

对接受到的杂波信号的依分布建模

7.拟合度

无线通信技术中,相对指数衰减频道模型,Weibull衰减模型对衰减频道建模有较好的拟合度

8.量化寿险模型的重复索赔

9.预测技术变革

10.风速

由于曲线形状与现实状况很匹配,被用来描述风速的分布

11.应用于保险业,病人治疗,信用卡诈骗,信用卡拖欠






韦布尔Python代码


Python的scipy库可以实现韦布尔分布。

from scipy.stats import weibull_minimport numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt
# 定义形状参数 shape 和尺度参数 scaleshape_param = 1.5 # 形状参数 kscale_param = 2.0 # 尺度参数 λ
# 创建一个韦布尔分布对象weibull_dist = weibull_min(c=shape_param, scale=scale_param)
# 生成韦布尔分布的随机变量data = weibull_dist.rvs(size=1000)
# 计算累积分布函数(CDF)cdf_values = weibull_dist.cdf(data)
# 计算概率密度函数(PDF)pdf_values = weibull_dist.pdf(data)
# 绘制累积分布函数(CDF)图plt.figure(figsize=(8, 4))plt.plot(data, cdf_values, marker='.', markersize=1, linestyle='none')plt.title('Weibull Distribution CDF')plt.xlabel('Data Values')plt.ylabel('CDF')plt.grid(True)plt.show()
# 绘制概率密度函数(PDF)图plt.figure(figsize=(8, 4))plt.plot(data, pdf_values, marker='.', markersize=1, linestyle='none')plt.title('Weibull Distribution PDF')plt.xlabel('Data Values')plt.ylabel('PDF')plt.grid(True)plt.show()

程序运行后的可视化图片。


金融风控相关课程

《客户分组对商业银行个人信用评分模型的提升作用研究》论文解析就为大家介绍到这里。如果大家感兴趣,欢迎关注《python金融风控评分卡模型和数据分析(加强版)》,学习更多系统化风控建模内容。扫一扫下面二维码点击收藏,以备之后工作和学习使用。


专利_论文建模定制服务


重庆未来之智信息技术咨询服务有限公司专业从事AI机器学习建模,为国内外多家金融公司建立模型。公司客户包括国内诸多金融机构,银行,证券公司,科研所。

同时我们也为科研高端人群提供专利,论文定制服务,例如研究生,博士生,导师涉及的毕业论文,申博论文,中文核心期刊,CCF,EI会议。

专利,论文定制服务项目提供发票,合同,流程全齐。

如果你有专利,论文定制服务需求,请商务联系QQ:231469242,微信:drug666123,或扫描下面二维码加微信咨询。



python风控模型
金融风控领域企业科研,论文核心期刊,专利,毕业设计建模定制服务,商务联系QQ:231469242
 最新文章