精算機率論

負二項分布

負二項分布是當理賠次數比卜瓦松所能捕捉的更加分散時,精算師轉而求助的計數分布。卜瓦松堅持變異數等於均值,但現實世界的理賠次數往往波動得多得多——有些投保人就是比別人風險更高。負二項分布優雅地允許變異數超過均值,因而成為「過度離散計數」的標準模型。

它可以從兩條路徑得到,這也是它魅力的一部分。在經典意義上,它計的是「在重複的相互獨立試驗中、第 r 次成功之前的失敗次數」。但精算師鍾愛的版本來自「混合」:取一個其速率 λ 本身就隨機、並按伽瑪分布在各投保人之間變化的卜瓦松分布,得到的計數就是負二項分布。這個「卜瓦松-伽瑪混合」刻畫了「總體是高風險與低風險個體的混合」這一思想。它的均值是 rβ,變異數是 rβ(1+β),由於 β > 0,變異數總是大於均值。

在一般保險中,負二項分布往往是更好的頻率模型,恰恰因為它容許異質性:並非每個司機、每戶家庭、每家企業都帶有相同的潛在理賠率。它是與 Panjer 遞推一起用來構建總損失分布的 (a,b,0) 類成員,其額外的靈活性通常能比卜瓦松給出更現實——也更審慎——的「出現理賠沉重年份」的機率估計。

一批司機平均每人 0.2 筆理賠,但有人魯莽、有人謹慎。卜瓦松會把變異數定為 0.2;負二項分布則識別出這種隱藏的混合,賦予更大的變異數,從而提高對「理賠異常沉重年份」的機率估計。

當投保人風險高低不一時,負二項分布優於卜瓦松。

過度離散(變異數大於均值)是「總體存在異質性」的線索,而不是說出了什麼毛病——但負二項分布無法擬合欠離散的計數(變異數小於均值),那種情況需要別的模型。

又稱
negative binomialPolya distribution负二项分布NB