卜瓦松過程的疊加與稀疏化(superposition and thinning)
兩個運算使卜瓦松過程出奇地友善。疊加是匯集:把幾條獨立卜瓦松流的到達合併成一條合成流——例如總機接到來自三個獨立區域的電話,全部一起記錄。稀疏化是反向,一個篩子:隨機保留一條卜瓦松流的每個到達(對每個事件擲一次硬幣,以某機率保留它),其餘丟棄。最重要的結果是:這兩個運算都讓你留在卜瓦松家族內。
疊加:若你把速率為 lambda1, lambda2, ... 的獨立卜瓦松過程合併,合成過程仍是速率 lambda1 + lambda2 + ... 的卜瓦松。速率單純地相加,這正映照了獨立卜瓦松計數會相加的事實。稀疏化:取一個速率 lambda 的卜瓦松過程,獨立地以機率 p 保留每個事件(以機率 1 - p 丟棄)。保留的事件構成速率 lambda*p 的卜瓦松過程,丟棄的事件構成速率 lambda*(1 - p) 的卜瓦松過程——而且,令人驚訝地,這兩個稀疏化後的過程彼此「獨立」,即使它們來自同一個原始過程。更一般地,以固定機率把每個事件分類為若干型別之一,會把一個卜瓦松過程拆成獨立的卜瓦松過程,每型一個。
這些規則把困難問題化為簡單的記帳。來自許多獨立來源的網路流量是速率為總和的卜瓦松;若到達的顧客有 2% 是 VIP,則 VIP 到達自成一個速率 0.02*lambda 的卜瓦松過程,與其餘獨立。要尊重的唯一假設是獨立性:疊加需要各流彼此獨立,稀疏化需要每個保留/丟棄的決定與時序獨立。相依(例如某個爆發同時使一位顧客到達「並且」成為 VIP)會破壞乾淨的卜瓦松結論。
某商店以 lambda = 30(每小時)接到顧客(卜瓦松)。每位獨立地以機率 0.2 成為買家。稀疏化把它拆成速率 0.2*30 = 6(每小時)的買家與速率 0.8*30 = 24(每小時)的瀏覽者,兩個「獨立」的卜瓦松過程。若第二道門也以每小時 10 個的卜瓦松供給到達,疊加給出總入口流為 30 + 10 = 40(每小時)。
合併:速率相加。以獨立擲硬幣拆分:每型自成一個獨立的卜瓦松。
兩條稀疏化後的流彼此獨立——這很意外,因為它們來自同一個過程。但疊加與稀疏化都「需要」獨立性;相關的流或型別決定會破壞卜瓦松結論。