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               Ministerio del Poder Popular para la Defensa
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                       Puerto Cabello-Edo Carabobo


 PROCESO DE NACIMIENTO Y
MUERTE(MODELOS POISSON)



bachiller:
Mota Diana
Graterol Wilmary
Medina Yrina
Proceso De Poisson
También llamados procesos totalmente aleatorio,
modelan de forma adecuada la llegada de usuarios
a sistemas reales.


     P(llegada de usuario en t)≠función de llegadas anteriores


     Probabilidad de llegada en un intervalo directamente
     proporcional a la longitud de este.
     Probabilidad de mas de una llegada en un intervalo lo
     suficientemente pequeño es despreciable.
Proceso De Poisson

  La llegada en un intervalo es independiente de llegadas
  pasadas o futuras .



   Probabilidad de siguiente estado solo depende del estado
   actual y no de la historia
Proceso De Poisson


Se pueden modelar muchos fenómenos como un proceso de
Poisson.

El número de sucesos en un intervalo de tiempo dado es una
variable aleatoria de distribución de Poisson donde  es la
media de números de sucesos en este intervalo.


    La cantidad de clientes que entran a una tienda.
    El numero de coches que pasan por una autopista.
Proceso De Poisson

 La llegada de personas a una fila de espera.
 El número de llamadas que llegan a una central telefónica.
 Partículas emitidas por un material radiactivo.
Proceso De Poisson


La función de masa de la distribución de Poisson es:



Donde:

   k es el número de ocurrencias del evento o fenómeno (la
   función nos da la probabilidad de que el evento suceda
   precisamente k veces).
Proceso De Poisson

 λ es un parámetro positivo que representa el número de
 veces que se espera que ocurra el fenómeno durante un
 intervalo dado.


Por ejemplo, si el suceso estudiado tiene lugar en promedio 4
veces por minuto y estamos interesados en la probabilidad de
que ocurra k veces dentro de un intervalo de 10 minutos,
usaremos un modelo de distribución de Poisson con λ = 10×4
= 40.
 e es la base de los logaritmos naturales (e = 2,71828...)
Proceso De Poisson

La distribución de Poisson se aplica a varios fenómenos
discretos de la naturaleza (esto es, aquellos fenómenos que
ocurren 0, 1, 2, 3,... veces durante un periodo definido de
tiempo o en un área determinada) cuando la probabilidad de
ocurrencia del fenómeno es constante en el tiempo o el
espacio. Ejemplos de estos eventos que pueden ser
modelados por la distribución de Poisson incluyen:

El número de errores de ortografía que uno comete al escribir
una unica página.
número de llamadas telefónicas en una central telefónica por
minuto.
Proceso De Poisson

El número de animales muertos encontrados por unidad de
longitud de ruta.
El número de autos que pasan a través de un cierto punto en
una ruta (suficientemente distantes de los semáforos) durante
un periodo definido de tiempo.
PROCESO DE NACIMIENTO
         Y MUERTE

La distribución exponencial juega un papel fundamental
en la teoría de las colas ,Esta teoría es ahora una
herramienta de valor en negocios debido a que un gran
número de problemas pueden caracterizarse, como
problemas de congestión llegada-salida. Esta representa
la distribución de los tiempos entre llegadas y de servicio,
ya que esta suposición permite representar un sistema de
colas como una cadena de Markov de tiempo continuo.
PROCESO DE NACIMIENTO
         Y MUERTE


 En esta sección consideraremos dos procesos
  especiales. En el primer proceso, los clientes llegan y
  nunca parten y en el segundo proceso los clientes se
  retiran de un abasto inicial. En ambos casos los
  procesos de llegada y retiro ocurren de manera
  aleatoria. Las dos situaciones se denominan proceso
  de nacimiento puro y proceso de muerte pura.
15.3.1 MODELO DE NACIMIENTO PURO



Considere la situación de emitir actas de
nacimiento para bebes recién nacidos. Estas
actas se guardan normalmente en una oficina
central de Registro Civil. Hay razones para creer
que el nacimiento de bebes y, por ello, la emisión
de las actas correspondientes es un proceso
completamente aleatorio que se puede describir
por medio de una distribución de Poisson.



                           n − λt
           (λ t ) e
 pn (t ) =                                  n = 0,1,2,3….(nacimiento puro)


                 n!                    Donde λ es la tasa de llegadas por unidad de
                                       tiempo, con el número esperado de llegadas
                                       durante t igual a λ t.
M PLO
EJE
Ejemplo 15.3-1

 Suponga que los nacimientos en un país están
  separados en el tiempo, de acuerdo con una distribución
  exponencial, presentándose un nacimiento cada 7
  minutos en promedio.
 Como el tiempo promedio entre arribos (entre
  nacimientos) es de 7 minutos, la tasa de nacimiento en
  el país se calcula como:


     24 x 60
  λ=         = 205.7 nacimientos / dia
       7
 El numero de nacimientos en el país por año
  esta dado por
 λt = 205.7 x 365 = 75080 nacimientos/año

 La probabilidad de ningún nacimiento en
  cualquier día es
                         0    − 205.7 x1
               (205.7 x1) e
          po =                             ≈0
                       0!
 Suponga que nos interesa la probabilidad de
  emitir 45 actas de nacimiento al final de un
  periodo de 3 horas, si se pudieron emitir 35
  actas en las primeras 2 horas.
 Observamos que debido a que los nacimientos
  ocurren según un proceso de Poisson, la
  probabilidad requeridas reduce a tener 45-35=10
  nacimientos en una hora ( =3-2). Dado
  λ=60/7=8.57 nacimientos/hora, obtenemos
RESULTADO




              (8.57 x1)10 e −8.57 x1
   p10 (19) =                        = 0.11172
                     10!
15.3.2 MODELO DE MUERTE
PURA

 Considere la situación de almacenar N unidades
  de artículo al inicio de la semana, para satisfacer
  la demanda de los clientes durante la semana.
  Si suponemos que la demanda se presenta a
  una tasa de µ unidades por día y que el proceso
  de demanda es completamente aleatorio, la
  probabilidad asociada de tener n artículos en el
  almacén después de un tiempo t, la da la
  siguiente distribución truncada de Poisson:
− µt
          ( µt ) e
               N −n
pn (t ) =                      n= 1,2 ……N
            ( N − n)!
                  N
   p 0 (t ) = 1 − ∑ p n (t )   MUERTE PURA
                 n=1
EJEMPLO 15.3-2

 Al inicio de la semana, se almacenan 15 unidades de un
  artículo de inventario para utilizarse durante la semana.
  Solo se hacen retiros del almacenamiento durante los
  primeros 6 días (la empresa esta cerrada los domingos)
  y sigue una distribución de Poisson con la media de 3
  unidades/día. Cuando el nivel de existencia llega a 5
  unidades, se coloca un nuevo pedido de 15 unidades
  para ser entregado al principio de la semana entrante.
  Debido a la naturaleza del artículo, se desechan todas
  las unidades que sobran al final de la semana
 Podemos analizar esta situación en varias
  formas. Primero, reconocemos que la tasa de
  calculo es µ = 3 unidades por día. Supóngase
  que nos interesa determinar la probabilidad de
  tener 5 unidades (el nivel de nuevo pedido) al
  día t; es decir,

                (3t )15−5 e −3t
     p5 (t ) =                 , t= 1,2,…,6
                  (15 − 5)!
        Como ejemplo ilustrativo de los cálculos, tenemos los siguientes resultados utilizando el
         programa TORA µt=3,6,9…., y 18
   t (días)               1        2           3         4            5           6

    µt                     3        6           9         12          15            18

    p5(t)               0.0008   0.0413     0.1186    0.1048      0.0486       0.015




            Obsérvese que p5(t) representa la probabilidad de hacer un nuevo pedido el
            día t. Esta probabilidad llega a su nivel máximo en t=3 y después disminuye
            conforme transcurre la semana. Si nos interesa la probabilidad de hacer un
            nuevo pedido para el día t, debemos determinar la probabilidad de tener
            cinco unidades o menos el día t; esto es,
            Pn<=5 (t) = p0(t)+p1(t)+…..+p5(t)
Usando TORA nuevamente obtenemos


 t (días)      1        2         3        4         5      6




 µt            3        6         9        12       15        18

 pn<=5(t)   0.0011   0.0839   0.4126   0.7576   0.9301   0.9847
 Podemos advertir en la tabla que la probabilidad de hacer el pedido
  para el día t aumente monótonamente con t.
 Otra información, que es importante al analizar la situación, es
  determinar el número promedio de unidades de inventario que se
  desecharan el fin de semana.
              15

 = E{n t = 6 } ∑ np (6)
              n =0
                     n



 Esto se hace calculando el número esperado de unidades para el
  día 6; es decir,
 La tabla que sigue presenta un resumen de las operaciones dado
  µt=18
   Esto se hace calculando el número esperado de unidades para el día 6; es decir,
       La tabla que sigue presenta un resumen de las operaciones dado µt=18


N          0        1        2        3        4       5       6        7         8       9          10       11




pn(6)     0.792   0.0655   0.0509   0.0368   0.0245   0.015   0.0083   0.0042   0.0018   0.0007   0.0002   0.0001




    
       Y pn(6) ~= 0 para n = 12,13,14 y 15. Por lo tanto, al calcular el promedio, obtenemos
       = 0.5537 unidad
       Esto indica que, en promedio, se desechará menos de una unidad al
        término de cada semana.
    
tarea
 Pedidos de cerveza

 La cantidad de vasos de cerveza ordenada por
  hora en la cantina de Dick sigue una distribución
  de poisson, con un promedio de 30 cervezas
  pedidas por hora
 1.- estime la probabilidad de que se pidan
  exactamente 60 cervezas entre 10 y 12 de la
  noche
 2.-encuntre la media y la desviación estándar de
  la cantidad de cervezas pedidas entre las 9 pm y
  la 1 am
 3.-determine la probabilidad de que el tiempo
  entre dos pedidos consecutivos esta entre 1 y 3
  minutos.

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Yrina

  • 1. República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa LOGO Universidad Nacional Experimental Politécnica de las Fuerza Armada Puerto Cabello-Edo Carabobo PROCESO DE NACIMIENTO Y MUERTE(MODELOS POISSON) bachiller: Mota Diana Graterol Wilmary Medina Yrina
  • 2. Proceso De Poisson También llamados procesos totalmente aleatorio, modelan de forma adecuada la llegada de usuarios a sistemas reales. P(llegada de usuario en t)≠función de llegadas anteriores Probabilidad de llegada en un intervalo directamente proporcional a la longitud de este. Probabilidad de mas de una llegada en un intervalo lo suficientemente pequeño es despreciable.
  • 3. Proceso De Poisson La llegada en un intervalo es independiente de llegadas pasadas o futuras . Probabilidad de siguiente estado solo depende del estado actual y no de la historia
  • 4. Proceso De Poisson Se pueden modelar muchos fenómenos como un proceso de Poisson. El número de sucesos en un intervalo de tiempo dado es una variable aleatoria de distribución de Poisson donde es la media de números de sucesos en este intervalo. La cantidad de clientes que entran a una tienda. El numero de coches que pasan por una autopista.
  • 5. Proceso De Poisson La llegada de personas a una fila de espera. El número de llamadas que llegan a una central telefónica. Partículas emitidas por un material radiactivo.
  • 6. Proceso De Poisson La función de masa de la distribución de Poisson es: Donde: k es el número de ocurrencias del evento o fenómeno (la función nos da la probabilidad de que el evento suceda precisamente k veces).
  • 7. Proceso De Poisson λ es un parámetro positivo que representa el número de veces que se espera que ocurra el fenómeno durante un intervalo dado. Por ejemplo, si el suceso estudiado tiene lugar en promedio 4 veces por minuto y estamos interesados en la probabilidad de que ocurra k veces dentro de un intervalo de 10 minutos, usaremos un modelo de distribución de Poisson con λ = 10×4 = 40. e es la base de los logaritmos naturales (e = 2,71828...)
  • 8. Proceso De Poisson La distribución de Poisson se aplica a varios fenómenos discretos de la naturaleza (esto es, aquellos fenómenos que ocurren 0, 1, 2, 3,... veces durante un periodo definido de tiempo o en un área determinada) cuando la probabilidad de ocurrencia del fenómeno es constante en el tiempo o el espacio. Ejemplos de estos eventos que pueden ser modelados por la distribución de Poisson incluyen: El número de errores de ortografía que uno comete al escribir una unica página. número de llamadas telefónicas en una central telefónica por minuto.
  • 9. Proceso De Poisson El número de animales muertos encontrados por unidad de longitud de ruta. El número de autos que pasan a través de un cierto punto en una ruta (suficientemente distantes de los semáforos) durante un periodo definido de tiempo.
  • 10. PROCESO DE NACIMIENTO Y MUERTE La distribución exponencial juega un papel fundamental en la teoría de las colas ,Esta teoría es ahora una herramienta de valor en negocios debido a que un gran número de problemas pueden caracterizarse, como problemas de congestión llegada-salida. Esta representa la distribución de los tiempos entre llegadas y de servicio, ya que esta suposición permite representar un sistema de colas como una cadena de Markov de tiempo continuo.
  • 11. PROCESO DE NACIMIENTO Y MUERTE  En esta sección consideraremos dos procesos especiales. En el primer proceso, los clientes llegan y nunca parten y en el segundo proceso los clientes se retiran de un abasto inicial. En ambos casos los procesos de llegada y retiro ocurren de manera aleatoria. Las dos situaciones se denominan proceso de nacimiento puro y proceso de muerte pura.
  • 12. 15.3.1 MODELO DE NACIMIENTO PURO Considere la situación de emitir actas de nacimiento para bebes recién nacidos. Estas actas se guardan normalmente en una oficina central de Registro Civil. Hay razones para creer que el nacimiento de bebes y, por ello, la emisión de las actas correspondientes es un proceso completamente aleatorio que se puede describir por medio de una distribución de Poisson. n − λt (λ t ) e pn (t ) = n = 0,1,2,3….(nacimiento puro) n! Donde λ es la tasa de llegadas por unidad de tiempo, con el número esperado de llegadas durante t igual a λ t.
  • 14. Ejemplo 15.3-1  Suponga que los nacimientos en un país están separados en el tiempo, de acuerdo con una distribución exponencial, presentándose un nacimiento cada 7 minutos en promedio.  Como el tiempo promedio entre arribos (entre nacimientos) es de 7 minutos, la tasa de nacimiento en el país se calcula como: 24 x 60 λ= = 205.7 nacimientos / dia 7
  • 15.  El numero de nacimientos en el país por año esta dado por  λt = 205.7 x 365 = 75080 nacimientos/año  La probabilidad de ningún nacimiento en cualquier día es 0 − 205.7 x1 (205.7 x1) e po = ≈0 0!
  • 16.  Suponga que nos interesa la probabilidad de emitir 45 actas de nacimiento al final de un periodo de 3 horas, si se pudieron emitir 35 actas en las primeras 2 horas.  Observamos que debido a que los nacimientos ocurren según un proceso de Poisson, la probabilidad requeridas reduce a tener 45-35=10 nacimientos en una hora ( =3-2). Dado λ=60/7=8.57 nacimientos/hora, obtenemos
  • 17. RESULTADO (8.57 x1)10 e −8.57 x1 p10 (19) = = 0.11172 10!
  • 18. 15.3.2 MODELO DE MUERTE PURA  Considere la situación de almacenar N unidades de artículo al inicio de la semana, para satisfacer la demanda de los clientes durante la semana. Si suponemos que la demanda se presenta a una tasa de µ unidades por día y que el proceso de demanda es completamente aleatorio, la probabilidad asociada de tener n artículos en el almacén después de un tiempo t, la da la siguiente distribución truncada de Poisson:
  • 19. − µt ( µt ) e N −n pn (t ) = n= 1,2 ……N ( N − n)! N p 0 (t ) = 1 − ∑ p n (t ) MUERTE PURA n=1
  • 20. EJEMPLO 15.3-2  Al inicio de la semana, se almacenan 15 unidades de un artículo de inventario para utilizarse durante la semana. Solo se hacen retiros del almacenamiento durante los primeros 6 días (la empresa esta cerrada los domingos) y sigue una distribución de Poisson con la media de 3 unidades/día. Cuando el nivel de existencia llega a 5 unidades, se coloca un nuevo pedido de 15 unidades para ser entregado al principio de la semana entrante. Debido a la naturaleza del artículo, se desechan todas las unidades que sobran al final de la semana
  • 21.  Podemos analizar esta situación en varias formas. Primero, reconocemos que la tasa de calculo es µ = 3 unidades por día. Supóngase que nos interesa determinar la probabilidad de tener 5 unidades (el nivel de nuevo pedido) al día t; es decir,  (3t )15−5 e −3t  p5 (t ) = , t= 1,2,…,6 (15 − 5)!
  • 22. Como ejemplo ilustrativo de los cálculos, tenemos los siguientes resultados utilizando el programa TORA µt=3,6,9…., y 18  t (días) 1 2 3 4 5 6  µt 3 6 9 12 15 18 p5(t) 0.0008 0.0413 0.1186 0.1048 0.0486 0.015 Obsérvese que p5(t) representa la probabilidad de hacer un nuevo pedido el día t. Esta probabilidad llega a su nivel máximo en t=3 y después disminuye conforme transcurre la semana. Si nos interesa la probabilidad de hacer un nuevo pedido para el día t, debemos determinar la probabilidad de tener cinco unidades o menos el día t; esto es, Pn<=5 (t) = p0(t)+p1(t)+…..+p5(t)
  • 23. Usando TORA nuevamente obtenemos t (días) 1 2 3 4 5 6 µt 3 6 9 12 15 18 pn<=5(t) 0.0011 0.0839 0.4126 0.7576 0.9301 0.9847
  • 24.  Podemos advertir en la tabla que la probabilidad de hacer el pedido para el día t aumente monótonamente con t.  Otra información, que es importante al analizar la situación, es determinar el número promedio de unidades de inventario que se desecharan el fin de semana. 15  = E{n t = 6 } ∑ np (6) n =0 n  Esto se hace calculando el número esperado de unidades para el día 6; es decir,  La tabla que sigue presenta un resumen de las operaciones dado µt=18
  • 25. Esto se hace calculando el número esperado de unidades para el día 6; es decir,  La tabla que sigue presenta un resumen de las operaciones dado µt=18 N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 pn(6) 0.792 0.0655 0.0509 0.0368 0.0245 0.015 0.0083 0.0042 0.0018 0.0007 0.0002 0.0001   Y pn(6) ~= 0 para n = 12,13,14 y 15. Por lo tanto, al calcular el promedio, obtenemos  = 0.5537 unidad  Esto indica que, en promedio, se desechará menos de una unidad al término de cada semana. 
  • 26. tarea  Pedidos de cerveza  La cantidad de vasos de cerveza ordenada por hora en la cantina de Dick sigue una distribución de poisson, con un promedio de 30 cervezas pedidas por hora
  • 27.  1.- estime la probabilidad de que se pidan exactamente 60 cervezas entre 10 y 12 de la noche  2.-encuntre la media y la desviación estándar de la cantidad de cervezas pedidas entre las 9 pm y la 1 am  3.-determine la probabilidad de que el tiempo entre dos pedidos consecutivos esta entre 1 y 3 minutos. www.themegallery.com