Selasa, 15 November 2011

Distribusi Poisson


Distribusi Binomial (yang telah dipelajari terdahulu) memiliki peranan yang penting dalam analisis statistik.

Bila : n besar sekali (n>50)
          p kecil sekali (p<1/10)

Maka perhitungan P(S=x) pada Distribusi Binomial sulit dilakukan.
Hasil perkalian n.p menjadi moderat

Misal : n=100
            p=1/100     
            x=4                   
                       
 P ( S = x ) =  Cn,x  px  qn-x    
            = (C100,4) (1/100)4 (99/100)96         sulit dihitung

Dalam hal demikian, pemecahan P(S=x) akan lebih mudah diperoleh dengan menggunakan pendekatan Poisson (Poisson Approximation). Bila kita tulis n.p= m, maka distribusi Poisson yang approksimatif tersebut dapat diberikan sebagai berikut :

           mx   e-m
f(x) = ¾¾¾              ( e = 2,71828 )
    x !

e merupakan nilai batas dari (1+1/k)k
Bila k ® ¥ maka hasilnya dapat dinyatakan sebagai :
e = 1 + (1/1!) + (1/2!) + (1/3!) + .................

Penurunan rumus fungsi Poisson :
Pada distribusi Binomial :
             
P(S=x) =  Cn,x . px . qn-x
   
           n!
             = ¾¾¾¾ px (1-p)n-x  .................................... (1)
        x! (n-x)!
                                             n (n-1) (n-2) ....(n-x+1)
Cn,x  dapat ditulis sebagai : ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
                                                        x!
maka rumus (1) dapat ditulis :

                n (n-1) (n-2) ....(n-x+1)
P(S=x) = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ px (1- p)n-x  ....................... (2)
                               x!
Bila : m = n.p ® p = m/n, maka rumus (2) menjadi :

                n (n-1) (n-2) ....(n-x+1)
P(S=x) = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ (m/n)x (1- m/n )n-x  , sehingga :
                              x!

                n    (n-1)   (n-2)       (n-x+1)   mx
P(S=x) = ¾ . ¾¾ . ¾¾ ......¾¾¾ . ¾ . (1- m/n )n . (1- m/n )-x
                n      n         n              n         x!

Bila kita mengkonstantir x dan m, dan bila n ® ¥, maka setiap suku

  n    (n-1)   (n-2)          (n-x+1) 
 ¾ , ¾¾ , ¾¾ , ....., ¾¾¾  dan (1- m/n )-x
  n      n         n                  n        

akan memiliki nilai sama dengan 1 sebagai nilai batas.

Alhasil kita akan memperoleh :
                mx
P(S=x) = ¾  (1- m/n )n
                x!
Kita tulis : (1- m/n )n = [ (1- m/n )n/m ] m

Bila : n/m = k, maka [ (1- m/n )n/m ] m  = [ (1- 1/k )k ] m
Bila n >> ® k >> dan [ (1- 1/k )k ] akan memiliki nilai e-1 sebagai nilai batasnya.
Jadi :
                mx
P(S=x) = ¾  (1- m/n ) n
               x!
                mx                          mx
            = ¾  ( e-1 ) m  = ¾  ( e-m )
                x!                  x!
                mx     e-m
            = ¾¾¾
                   x!    

Bila n diperbesar sehingga ® ¥ dan n.p = m tertentu, maka p harus ® 0        

Distribusi Poisson :
                  m. e-m
P(S=x)  =  ¾¾¾
                     x!    
merupakan suatu pendekatan bagi distribusi binomial yang n-nya besar dan p-nya kecil.

Teorema :
Bila P(S=x) = Cn,x  . px  . (1- p)n-x dimana x = 0, 1, 2, ...... , n dan bila p relatif kecil dibandingkan dengan n, maka :
                m. e-m
P(S=x) = ¾¾¾
                   x!    

Contoh soal:
Menurut data statistik, rata-rata seorang dari 100 petani yang berdiam di desa-desa  di Indonesia akan meminta berlangganan majalah “Cara Bercocok Tanam”. Penerbit majalah tersebut mengadakan sales promotion dengan jalan mengirim masing-masing 50 surat untuk berlangganan yang telah dibubuhi perangko kepada petani yang berdiam di desa-desa tertentu. Berapa probabilitas penerbit akan menerima kembali surat permintaan berlangganan sebanyak 5 dari masing-masing desa yang bersangkutan ?

Jawab :
n = 50
p = 1/100
m = n.p = 50 (1/100) = ½
x = 5
           mx     e-m         (1/2)(e-1/2)
f(x) = ¾¾¾ = ¾¾¾¾¾
               x!                5!
           (1/32)  (e-1/2)
        = ¾¾¾¾¾ = (1/3840) (0.6066) = 0.00016
                 120

Bila dihitung menggunakan Distribusi Binomial :

P(S=x) = Cn,x . px . qn-x

            = C50,5 (1/100)5 (99/100)45 = 0.00013


Teorema :

Bagi distribusi Poisson yang dinyatakan dengan rumus :
                mx     e-m
P(S=x) = ¾¾¾ ,
                   x!    
rata-rata (mean) dari variansnya dapat diberikan sebagai berikut :
m = n.p = σ 2
m  = rata-rata (mean)
σ 2 = varians
Deviasi standar adalah akar dari varians :

σ = √ m  = √ n.p 

Tidak ada komentar:

Posting Komentar