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麥克斯韋分佈


MaxwellDistribution

麥克斯韋(或麥克斯韋-玻爾茲曼)分佈給出了統計力學中熱平衡狀態下分子速度的分佈。定義 a=sqrt(kT/m),其中 k 是玻爾茲曼常數, T 是溫度, m 是分子質量,並令 x 表示分子速度,則在範圍 x in [0,infty) 內的機率分佈和累積分佈為

P(x)=sqrt(2/pi)(x^2e^(-x^2/(2a^2)))/(a^3)
(1)
D(x)=(2gamma(3/2,(x^2)/(2a^2)))/(sqrt(pi))
(2)
=erf(x/(sqrt(2)a))-(xe^(-x^2/(2a^2)))/asqrt(2/pi),
(3)

使用 Papoulis (1984) 的形式,其中 gamma(a,x) 是一個 不完全伽瑪函式erf(x)erf。Spiegel (1992) 和 von Seggern (1993) 各自使用了略有不同的常數 a 的定義。

它在 Wolfram Language 中實現為MaxwellDistribution[sigma]。

n原點矩

 mu_n^'=(2^(1+n/2)a^nGamma(1/2(3+n)))/(sqrt(pi)),
(4)

給出前幾個為

mu^'=2asqrt(2/pi)
(5)
mu_2^'=3a^2
(6)
mu_3^'=8a^3sqrt(2/pi)
(7)
mu_4^'=15a^4
(8)

(Papoulis 1984,第 149 頁)。

因此,均值方差偏度超額峰度 由下式給出

mu=2asqrt(2/pi)
(9)
sigma^2=(a^2(3pi-8))/pi
(10)
gamma_1=(2sqrt(2)(5pi-16))/((3pi-8)^(3/2))
(11)
gamma_2=-(4(96-40pi+3pi^2))/((3pi-8)^2).
(12)

特徵函式

 phi(t)=i{atsqrt(2/pi)-e^(-a^2t^2/2)(a^2t^2-1)×[sgn(t)erfi((a|t|)/(sqrt(2)))-i]},
(13)

其中 erfi(z)erfi 函式。


參見

指數分佈正態分佈瑞利分佈

使用 探索

參考文獻

Papoulis, A. 機率、隨機變數和隨機過程,第 2 版。 紐約:McGraw-Hill,第 104 和 148-149 頁,1984 年。Spiegel, M. R. Schaum 機率與統計理論和問題綱要。 紐約:McGraw-Hill,第 119 頁,1992 年。von Seggern, D. CRC 標準曲線和曲面。 Boca Raton, FL:CRC Press,第 252 頁,1993 年。

引用

麥克斯韋分佈

請引用為

Weisstein, Eric W. “麥克斯韋分佈”。來自 網路資源。 https://mathworld.tw/MaxwellDistribution.html

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