計數過程 N(t)(counting process)
想像一個閘門計數器,每當有人通過就加一,而你隨著一天過去記錄這個累計總數。在任一時刻 t,計數器上的數字就是 N(t):從時刻 0 到時刻 t 為止已經發生了多少事件。隨著時間前進,這個計數只會上升、以單位跳躍上升,從不下降——一道階梯,每遇一個事件爬一階,中間則保持水平。
形式上,N(t) 是一個以時間為指標的隨機過程,取值 0, 1, 2, ...。它從 N(0) = 0 開始,是非遞減的,在每個事件處恰好增加 1(跳躍大小為一,無同時),且右連續(在到達的那一瞬間它已經把它數進去了)。計數的天然搭檔是增量 N(t) - N(s),即兩個時刻 s 與 t 之間(嚴格地)的事件數;對卜瓦松過程,此增量是平均為 lambda*(t - s) 的卜瓦松,且與時刻 s 之前發生的事獨立。計數的觀點與到達間隔的觀點是同一幅圖的兩種讀法:N 的第 n 次跳躍恰好發生在第 n 個到達時刻。
為何要用 N(t) 而不只是列出到達時刻?因為許多問題是關於計數的:「這一季有多少理賠?」「N(t) 是否超過容量?」「E[N(t)] 是多少?」對卜瓦松過程,E[N(t)] = lambda*t,是一條過原點的直線。更一般地說,「任何」到達模型都能用它的計數過程描述,所以 N(t) 是卜瓦松過程、更新過程與生滅過程共通的語言——當你關心隨時間累積的總量而非個別間隔時,它就是你研究的對象。
事件在時刻 1.2、3.8、4.1、9.0 到達。則當 t < 1.2 時 N(t) = 0,在 1.2 跳到 1,在 3.8 跳到 2,在 4.1 跳到 3,在 9.0 跳到 4。所以 N(5) = 3(到時刻 5 為止有三個到達),N(9) = 4。增量 N(9) - N(5) = 1 計入 (5, 9] 內的那一個到達。
N(t) 是一道右連續的階梯:在每個到達處跳 1,其間保持水平。
N(t) 計入 [0, t] 內的事件,所以 N(t) 與到達時刻攜帶相同的資訊——但當你想要的是總量(E[N(t)] = lambda*t)而非個別間隔時,N(t) 才是對的工具。