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Panjer-Verteilung

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Panjer-Verteilung
{{#switch: discret| discrete | mass = Wahrscheinlichkeitsfunktion | multivariate | continuous | density = Dichtefunktion }}
Verteilungsfunktion
Parameter a,b
Träger <math>\N\cup\{0\}</math>
{{#switch: Panjer-Verteilung Benfordsches Gesetz Bernoulli-Verteilung Beta-Binomialverteilung Binomialverteilung Kategoriale Verteilung Hypergeometrische Verteilung Rademacher-Verteilung Zipfsches Gesetz Zipf-Mandelbrot Boltzmann-Statistik Conway-Maxwell-Poisson-Verteilung Negative Binomialverteilung Erweiterte negative Binomialverteilung Compound-Poisson-Verteilung Diskrete Gleichverteilung Discrete-Phase-Type-Verteilung Gauss-Kuzmin-Verteilung Geometrische Verteilung Logarithmische Verteilung Parabolisch-fraktale Verteilung Poisson-Verteilung Poisson-Gamma-Verteilung Skellam-Verteilung Yule-Simon-Verteilung Zeta-Verteilung = Wahrscheinlichkeitsfunktion #default = Dichtefunktion }}
Verteilungsfunktion
Erwartungswert <math>\frac{a+b}{1-a}</math>
Median
Modus
Varianz <math>\frac{a+b}{(1-a)^2}</math>
Schiefe
Wölbung
Entropie
Momenterzeugende Funktion
Charakteristische Funktion
Fisher-Information

Die Panjer-Verteilung (nach Harry Panjer) ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung, welche die Verteilungen negative Binomialverteilung, Binomialverteilung (für <math>p \in [0,1)</math>) und Poisson-Verteilung in einer Verteilungsklasse vereint. Somit gehört sie zu den univariaten diskreten Wahrscheinlichkeitsverteilungen. Sie wird in der Versicherungsmathematik als Schadenzahlverteilung eingesetzt, da ihre spezielle rekursive Struktur einen effizienten Algorithmus zur Berechnung der Gesamtschadenverteilung eines Versicherungsportefeuilles ermöglicht.

Charakterisierung

Die Klasse der Panjer-Verteilung besteht aus allen Verteilungen auf <math>\mathbb N_0</math>, für die es Konstanten <math>a, b \in \mathbb R</math> mit <math>a+b \ge 0</math> gibt, so dass folgende Rekursionsvorschrift für die Zähldichte <math>p_k = P(X=k)</math> gilt:

<math>

p_k= \left(a + \frac{b}{k}\right) \cdot p_{k-1},~~k \ge 1. </math> Die Wahrscheinlichkeit <math>p_0</math> ergibt sich aus der Normierungsbedingung

<math>

\sum_{k=0}^\infty p_k = 1. </math> Eine Folge <math>(p_k)_{k \in \N_0}</math> mit diesen Eigenschaften ist eine spezielle stochastische Folge, die als Panjer-Folge bezeichnet wird.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Eigenschaften

Erwartungswert und Varianz der Panjer-Verteilung sind gegeben durch

<math>

E(X) = \frac{a+b}{1-a},~~\operatorname{Var}(X) = \frac{a+b}{(1-a)^2}. </math>

Es ist

<math>

\frac{\operatorname{Var}(X)}{E(X)} = \frac{1}{1-a}, </math> woraus folgt, dass

<math>

\operatorname{Var}(X) > E(X) ~~\iff a > 0. </math>

<math>

\operatorname{Var}(X) = E(X) ~~\iff a = 0. </math>

<math>

\operatorname{Var}(X) < E(X) ~~\iff a < 0. </math>

Spezialfälle

Verteilung <math> P[N=k] </math> <math> a </math> <math> b </math> <math> p_0 </math> <math> W_N(x) </math> <math> E[N] </math> <math> \operatorname{Var}(N) </math>
Binomial <math>\binom{n}{k} p^k (1-p)^{n-k} </math> <math> \frac{p}{p-1} </math> <math> \frac{p(n+1)}{1-p} </math> <math> (1-p)^n </math> <math> (px+(1-p))^{n} </math> <math> np </math> <math> np(1-p) </math>
Poisson <math> e^{-\lambda}\frac{ \lambda^k}{k!} </math> <math> 0 </math> <math> \lambda </math> <math> e^{- \lambda} </math> <math> e^{\lambda(s-1)} </math> <math> \lambda </math> <math> \lambda </math>
Negativ Binomial <math> \frac{\Gamma(r+k)}{k!\,\Gamma(r)}\,p^r\,(1-p)^k </math> <math> 1-p </math> <math> (1-p)(r-1) </math> <math> p^r </math> <math> \left( \frac{p}{1 - x(1-p)}\right) ^r </math> <math> \frac{r(1-p)}{p} </math> <math> \frac{r(1-p)}{p^2} </math>

Mit <math>a=0,~b=\lambda,~p_0=e^{-\lambda}</math> erhält man die Poisson-Verteilung. In diesem Fall ist also <math>\operatorname{Var}(X) = E(X)</math>.

Datei:Panjer-Binomial.png
Panjer- und Binomialverteilung

Mit <math>a=-\frac{p}{1-p},~b=(n+1) \cdot \frac{p}{1-p},~p_0=(1-p)^n</math> erhält man die Binomialverteilung. In diesem Fall ist <math>\operatorname{Var}(X) < E(X)</math>.

Mit <math>a=1-p,~b=(r-1) \cdot (1-p),~p_0=p^r</math> erhält man die Negative Binomialverteilung (Zählung der Misserfolge). Hier ist nun <math>\operatorname{Var}(X) > E(X)</math>.

Siehe auch

Literatur

  • Thomas Mack: Schadenversicherungsmathematik. 2. Auflage, Verlag Versicherungswirtschaft 2002, ISBN 3-88487-957-X.

Einzelnachweise

<references />