
Introduction
La distribución de Erlang es una distribución de probabilidad continua que se utiliza principalmente para modelar el tiempo entre eventos en un proceso que sigue una distribución de Poisson. Se aplica cuando se espera que ocurran un número determinado de eventos independientes en intervalos de tiempo aleatorios. Esta distribución fue desarrollada por el matemático danés Agner Krarup Erlang, quien la utilizó en el análisis de tiempos de espera en sistemas de telecomunicaciones.
Origen de la distribucion Erlang
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La distribución de Erlang fue introducida por el matemático sueco Agner Krarup Erlang en 1917, mientras trabajaba en el estudio de las colas de espera en redes telefónicas. Su trabajo se centró en modelar la duración de los tiempos entre llamadas telefónicas, lo que lo llevó a desarrollar esta distribución, que es un caso especial de la distribución Gamma.
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Características principales
- Función de Densidad de Probabilidad (PDF)
\[
f(x; k, \lambda) = \frac{\lambda^k x^{k-1} e^{-\lambda x}}{(k-1)!}, \quad x \geq 0
\]
Donde:
\(\lambda\) es el parámetro de tasa.
\(k\) es el número de eventos hasta que se completa el proceso.
\(x\) es la variable de tiempo.
- Función de Distribución Acumulada
\[
F(x; k, \lambda) = 1 - e^{-\lambda x} \sum_{i=0}^{k-1} \frac{(\lambda x)^i}{i!}, \quad x \geq 0
\]
i: Es un índice de sumatoria que se utiliza para iterar sobre los términos de la serie dentro de la fórmula. El valor de𝑖va desde 0 hasta k − 1
La media o el valor esperado de la distribución de Erlang es:
\[
E[X] = \frac{k}{\lambda}
\]
Esto refleja el tiempo promedio que se espera que pase hasta que ocurran \(k\) eventos.
La varianza, que mide la dispersión de los tiempos, está dada por:
\[
V[X] = \frac{k}{\lambda^2}
\]
Representacion grafica

Ejemplo
Calculemos la probabilidad de que el tiempo total para recibir 4 llamadas sea menor o igual a 1 minuto, considerando que el tiempo entre llamadas sigue una distribución exponencial con una tasa deλ=3 llamadas por minuto.
Parámetros:
-
k = 4 (número de eventos)
-
λ = 3 (tasa de ocurrencia)
-
t = 1 minutos (el tiempo total que nos interesa calcular)
La probabilidad de que el tiempo total para recibir 4 llamadas sea menor o igual a 1 minuto es de 0.3527681
k <- 4
lambda <- 3
t <- 1
probabilidad <- pgamma(t, shape=k, rate=lambda)
probabilidad
## [1] 0.3527681
Sintaxis en r
Aplicaciones
- Ingeniería de telecomunicaciones: Se utiliza la distribución de Erlang para modelar el tiempo entre llamadas o la duración de sesiones en redes de telecomunicaciones.
- Ingeniería de sistemas: Es útil para modelar tiempos de espera en colas y sistemas de procesamiento, como servidores de redes.
- Ciencias de la salud: Se emplea en análisis de supervivencia para modelar el tiempo entre eventos médicos, como recurrencia de una enfermedad o tiempo entre citas médicas.
- Economía: Modela el tiempo entre transacciones comerciales o económicas y el tiempo de espera en sistemas bancarios.
Relaciones entre distribuciones univariadas
- Distribución Gamma: La distribución de Erlang es un caso especial de la distribución Gamma, donde el parámetro de forma (𝑘) es un número entero positivo.
- Distribución Exponencial: La distribución exponencial es un caso especial de la distribución de Erlang cuando
𝑘= 1, es decir, cuando modelamos el tiempo hasta el primer evento.
- Distribución de Poisson: Erlang es relevante en procesos Poisson, ya que describe el tiempo entre eventos en estos procesos.
References
- Johnson, N. L., Kotz, S., & Balakrishnan, N. (1995). Continuous Univariate Distributions, Volume 1. John Wiley & Sons. Este libro detalla muchas distribuciones continuas, incluyendo la de Erlang y su relación con otras distribuciones univariadas.
- Papoulis, A., & Pillai, S. U. (2002). Probability, Random Variables, and Stochastic Processes. McGraw-Hill. Es una excelente referencia para comprender procesos estocásticos y cómo Erlang modela tiempos de espera en procesos Poisson.
- Ross, S. M. (2002). Introduction to Probability Models. Academic Press. Esta obra presenta aplicaciones detalladas de la distribución de Erlang en diversos campos, incluyendo telecomunicaciones y sistemas de colas.