泊松分布:为什么保险公司的客户群都很大?

我们上一讲解释了随机事件的发生概率在理论和现实中的差距,用到的是伯努利试验。

今天我们从另一类特殊的伯努利试验说起,进一步完善你对随机性的认识,特别是对风险防范的认识。

在这一类伯努利试验里,随机事件A发生的概率通常很小,但是试验的次数n很大,比如发生车祸的情况便是如此,这种分布被称为泊松分布。当然,为了比较容易说明问题,我们用一个不算太小的概率,这样比较好理解。

什么是泊松分布?

假如说公司门口有10个停车位,公司有100个上班的员工,每个员工早上8点钟之前开车来上班的概率是10%。当然,正如我们昨天所说,他们每天什么时候来公司不仅是随机的,而且彼此无关,不存在两个人商量之后一起到的情况,而且也不存在头一天来晚了没抢到停车位,第二天早到的可能性。

现在,你是这家公司的新员工,早上8点整开车到了公司,请问停车场还有车位的概率是多大?我们知道,如果当时停车场里汽车的数量小于9辆或者等于9辆,那么你就有车位可以使用,因此我们就要计算出这个概率,它可以直接用泊松分布来计算。

泊松分布是这样定义的:如果随机事件A发生的概率是p,进行n次独立的试验,恰巧发生了k次,则相应的概率可以用这样一个公式来计算:

在这个公式中,是试验次数n乘以每次试验出现情况的可能性p的乘积,即n*p。在上述停车场的例子中,等于10,因为员工的数量100乘以概率10%得到10。至于泊松分布的这个公式是怎么来的,大家不用太操心,我们用一些例子来说明它的性质,大家记住一些结论就好。

我们先来算算在上面例子中,我们能够抢到车位的概率。在我用这个公式揭晓答案之前,大家不妨思考一下,至少猜一下这个概率大概是多少。

这个问题我问过一些不了解泊松分布的人,他们给我的答案通常有两种,一种是10%左右,一种是90%左右。他们给出的答案对不对,我们先按照公式算一算,就能判别了。

首先我们用上面的公式,计算一下k小于或等于9的概率。我们需要把k=0,1,2……9全部代进那个公式中,一个个计算。非常遗憾,没有更好的方法。我把k等于0到10的情况计算出来,放到了下面的表格中:

从这个表格中你可以看出,概率是随着k的增加而逐渐增加的。也就是说,8点以前,停车场有1辆车的概率比没有车大,有两辆车的概率比有1辆车大。但是在k=9和10这两个点,概率达到峰值,如果k再增加,超过时,概率其实要往下走。这种现象对任何都是成立的。

由于表格画得太大,大家不方便查看,我就用曲线把k一直到20的情况画了出来,上面例子中的情况,对应于下图中平缓的灰色曲线。

算完了k等于不同值的概率,我们就把表格中k=从0到9的各个概率加起来,就得到k小于等于9的总概率,我们称之为累积概率,放在了第三行。在这个问题中,它是0.46左右,也就是说你有将近一半的可能性能够获得车位。从表格的第三行累积概率的变化你可以看出,它一开始增长很慢,在k接近时就增长较快,再往后其实增长也很慢。

对于0.46这样的一个概率,其实很少有人能猜到。前面说的那些回答10%的人是这样想的:既然有10个车位,有100个员工,大家也是根据10%的概率去占车位,因此8点左右应该把车位正好填满,我8点到,估计只能占到最后一个位子,也就是说占到了停车场最后的10%,因此概率是10%。

而认为可能性是90%的人是这样想的:100个员工的10%就是10,因此8点到的人应该是人人有车位,我现在掐着点到了,应该有九成的把握拿到一个车位。这两种想法都来自直觉,它们和真实情况相去甚远。很多人投资总是失败,判定一件事发生的可能性总是有很大的误差,一个重要的原因就是靠直觉和有严重漏洞的逻辑,而不是靠严密的数学逻辑和推导。

接下来,我们再从这个例子出发,看看公司员工数量是不同数值时的情况,这样你对泊松分布就有感性的认识了。

员工减少了,你成功停车的概率会提高吗?

我们假设公司的人数降到了40人(除你之外),每个人8点钟之前开车到公司的可能性依然是10%,但是公司的车位也减少到四个车位,请问你找到停车位的可能性是一样大吗?

虽然从感觉上讲,8点整点时候到了4辆车的情况和前一种情况下有10辆车到达的可能性差不多,但是这时你找到车位的概率只剩下40%左右了,比之前降低了。如果公司再缩减到10个人,只有一个车位,这时你八点到公司,能得到车位的可能性只有1/3左右。

相反,如果公司扩大到200人,有20个车位,其它情况不变,你得到车位的可能性会增加到50%左右。也就是说,如果我们的“池子”变大,随机事件出现的概率不变,那么得到车位的可能性会增加,但是50%是一个上限。如果想保证8点到的员工能有车位怎么办呢?那就需要增加一点余量了,也就是多准备几个车位。

在最开始的例子中,即公司有100个人的情况,如果准备13个车位,就能保证8点到公司时,大约有85%的可能性可以获得车位。你可以把这30%看成是冗余,它增加的数量并不是很多,但是却能解决大问题。

应对随机性,需要的冗余比你想的要大

在现实中,电话公司通常要多准备一些线路,以免大家打电话时总是占线。根据前面的分析我们可以得知,如果电话公司准备的线路数量正好是,也就是打电话人数的平均值,那么有一半的时间大家在打电话时会遇到占线的情况,这个比例是非常高的,这时你肯定抱怨不止。

但是如果电话公司多准备了20%的线路容量,占线的概率可能就会下降到1/4甚至更低,如果多准备50%的线路,占线的概率就会占到5%以下。事实上,电话公司为了应付节假日或者其它高峰情况,通常都要准备好几倍的线路容量。

因此,我们今天的第一个结论就是,由于随机性的作用,我们在准备资源时,达到平均值还是不够的,需要准备一些冗余量。

池子越大,越能抵消随机性带来的误差

接下来我们谈谈今天的第二个结论:池子越大,越能抵消随机性带来的误差。

这个原理其实就是大家购买保险的数学基础。一般来讲,我们出事的概率并不高,但是一旦出事可能损失很大,因此每一个人放一点钱到池子中,谁不幸出了事情,就由保险公司理赔,但是每个人放多少钱在保险公司的池子里,就有讲究了。

比如每一次理赔的金额是10000元,每年出事的概率是10%,有200人投保。从理论上讲,平均每个人收理赔金额的10%,也就是1000元即可,这样一年可以赔偿20人(次)。

但是根据前面的分析我们知道,由于出事是随机的,总是存在超过20个人出事的可能性。如果这一年你非常不幸,等你申请赔偿时,前面已经赔过了20人,你就得不到赔偿了。事实上如果按照上述方式设计保险产品,你即使投保了,能够获得赔偿的可能性只有一半左右。如果保险公司这么办,恐怕就没有人有投保的意愿了。

那么怎么办呢?我们前面讲了,就是每个人多交点保费,比如每个人交1500元,这样你获得赔偿的可能性就增加到98%了。但是这样一来很多人就会觉得不合算,因为他们觉得自己多交了50%,于是就选择不买保险。

为了解决这个问题,保险公司就必须把池子搞得更大。比如我们把投保的人数增加到2000人,这样只要稍微多交15%的钱,即1150元,就能保证98%的情况获得赔偿。当池子特别大时,每个人只要比1000元多交一点点就可以了。这样,大家就有投保的意愿。

从这个例子我们可以看出,在管理水平和效率相当的情况下,保险这个行业是池子越大风险越小。因此,对于个人来讲,应该优先考虑找那些大保险公司投保。很多人觉得小公司服务好,而且承诺同样的赔偿,于是使用小保险公司,但事实上真的遇到需要索赔时,很多小保险公司是赔不出来的。

此外,根据我们前面计算的结果,即使大保险公司也有很小的可能性赔不出来,那么怎么办呢?显然不可能把池子做到无限大。于是在保险行业,就出现了再保险或者保险公司之间互相保险的情况。

这其实就是许多保险公司们联合,把几个已经很大的池子,合并成一个超级规模的池子。这样,除非遇到2008年金融危机这样的情况,否则不会出现支付不起赔偿金的情况。

要点总结:

通过介绍泊松分布,大家应该体会到随机性和我们想象的可能不一样,为了预防不测,需要留有一些冗余。

在防范不经常发生的小概率事件时,大家不妨联合起来,把应付不测的资源放到一起。

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