幂律分布(Power Law Distribution)是一种连续概率分布,其特点是概率密度函数(PDF)的指数部分为常数。幂律分布的数学表达式通常为:
\[f(x; \lambda) = \lambda x^{-\alpha}\]
其中,\(x \geq 0\),\(\lambda > 0\) 是分布的参数,\(\alpha > 0\) 是幂指数。
幂律分布有许多不同的变种,常见的有以下几种:
- 正态分布(Normal Distribution):
虽然正态分布不是严格的幂律分布,但其概率密度函数可以写成幂律形式的形式,即:
$\(f(x; \mu, \sigma^2) = \frac{1}{\sqrt{2\pi\sigma^2}} \left( \frac{x - \mu}{\sigma} \right)^{-\frac{1}{2}}\)$
其中,\(\mu\) 是均值,\(\sigma^2\) 是方差。
- 帕累托分布(Pareto Distribution):
帕累托分布是最常见的幂律分布之一,其概率密度函数为:
$\(f(x; x_m, \alpha) = \frac{\alpha x_m^\alpha}{x^{(\alpha + 1)}}\)$
其中,\(x_m > 0\) 是位置参数,\(\alpha > 0\) 是尺度参数。
- 齐普夫分布(Zipf’s Distribution):
齐普夫分布是最简单的幂律分布之一,其概率密度函数为:
$\(f(x; k) = \frac{k}{x^k}\)$
其中,\(k > 0\) 是参数。
- 冯·米塞维茨分布(Von Mises Distribution):
冯·米塞维茨分布是一种连续概率分布,常用于统计物理学中的随机过程,其概率密度函数为:
$\(f(x; \mu, \kappa) = \frac{1}{2\pi\kappa} \exp\left( -\frac{1}{2\kappa^2} (x - \mu)^2 \right)\)$
其中,\(\mu\) 是均值,\(\kappa > 0\) 是尺度参数。
这些幂律分布在自然界和社会科学中有广泛的应用,例如在网络流量分析、生物信息学、金融风险管理等领域。