Calculatrice Distribution Exponentielle (PDF, CDF, Quantile)
Calculatrice distribution exponentielle: PDF f(x) = lambda e^(-lambda x), CDF, survie, quantiles, moments. Temps attente, décroissance, fiabilite MTTF.
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Distribution exponentielle: formules
Distribution continue pour temps entre événements en processus de Poisson. Paramètre lambda > 0 (taux).
- PDF: f(x) = lambda e^(-lambda x) pour x >= 0.
- CDF: F(x) = 1 - e^(-lambda x).
- Survie: S(x) = e^(-lambda x).
- Quantile: x_p = -ln(1-p)/lambda.
- Hazard: h(x) = lambda constant (memoryless).
Exemple numérique
Ampoule lambda = 0.001 hr^(-1): P(panne 500 hr) = 39.35 %. P(survit 2000 hr) = 13.53 %. Mediane = 693 hr.
Moments
- Moyenne: 1/lambda.
- Variance: 1/lambda^2.
- Ecart-type: 1/lambda.
- Mediane: ln(2)/lambda.
- Asymetrie: 2.
- Kurtosis (exces): 6.
Memoryless
P(X > s+t | X > s) = P(X > t). Sans vieillissement. Unique distribution continue memoryless.
Lien Poisson
- Temps au premier événement Exp(lambda).
- Inter-arrivees i.i.d. Exp(lambda).
- Comptages [0, t] sont Poisson(lambda t).
MLE
lambda_MLE = n/(sum x_i) = 1/moyenne. IC chi-deux avec 2n ddl.
Generalisations
- Gamma(k, lambda) somme de k exponentielles.
- Erlang(k, lambda) gamma k entier.
- Weibull hazard non constant.
- Laplace double exponentielle.
- Exponentielle decalee.
Fiabilite
MTTF = 1/lambda. Serie n: lambda_système = sum lambda_i. Courbe baignoire: exponentielle vie utile.
Verification
- Q-Q plot.
- Kolmogorov-Smirnov.
- Anderson-Darling.
- CV ratio = 1.
Applications
- Fiabilite composants.
- Files M/M/1.
- Décroissance radioactive.
- Telecom appels.
- Finance trading.
- Survie clinique.
- Sport buts.
- Sismologie (limitee).
Histoire
Erlang (1909) trafic telephonique. Khinchin (1932) files. Epstein-Sobel (1953) fiabilite moderne.
Modes calculatrice
Cinq: PDF, CDF, survie, quantile inverse, moments.
L'exponentielle dans la theorie des files d'attente
La distribution exponentielle est l'ossature de la theorie des files d'attente, la discipline qui etudie les temps d'attente dans les files. Le modele de file le plus simple et repandu, appele M/M/1, suppose que les temps entre une arrivee et la suivante comme les temps de service suivent des distributions exponentielles. Ce choix n'est pas arbitraire : la propriete d'absence de memoire rend les mathematiques tractables et capte bien de nombreux systemes reels, des guichets bancaires aux serveurs informatiques.
Grace a ces hypotheses on obtient des formules elegantes pour des grandeurs pratiques : le nombre moyen de clients dans la file, le temps moyen d'attente, la probabilite que le systeme soit vide. La loi de Little, qui relie le nombre moyen d'elements dans un systeme au taux d'arrivee et au temps de sejour, s'applique directement. La theorie des files fondee sur l'exponentielle guide le dimensionnement des reseaux de telecommunications, centres d'appels, systemes de production et infrastructures de calcul, partout ou il faut equilibrer capacite et temps d'attente.
De la desintegration radioactive a la fiabilite
La distribution exponentielle modelise tous les processus ou le risque instantane d'un evenement reste constant dans le temps. La desintegration radioactive en est l'exemple archetypal : un atome instable a la meme probabilite de se desintegrer a chaque instant, independamment du temps deja ecoule, et c'est pourquoi la demi-vie est liee au taux lambda par la relation avec le logarithme de deux. Il en va de meme pour le temps entre pannes de composants electroniques dans leur phase de vie utile.
En fiabilite, le taux de panne constant correspond a la partie plate de la celebre courbe en baignoire, la partie centrale entre la periode initiale de mortalite infantile et l'usure finale. C'est precisement la que se situe la limite du modele : beaucoup de systemes reels vieillissent, c'est-a-dire que leur risque de panne augmente avec le temps, violant l'absence de memoire. Dans ces cas on recourt a des distributions plus flexibles comme la Weibull, qui generalise l'exponentielle en permettant un taux de panne croissant ou decroissant. L'exponentielle reste neanmoins le modele de reference pour les temps d'attente et la base d'ou partent des analyses plus sophistiquees.
Mis à jour en juillet 2026
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