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常態分布

常態分布(高斯分布)是一條鐘形機率曲線,完全由其平均數 μ 與標準差 σ 描述。它是統計學中許多內容的基礎。

常態分布(或高斯分布)是那條具代表性的鐘形連續機率分布。其密度函數:

f(x)=1σ2πexp ⁣((xμ)22σ2)f(x) = \frac{1}{\sigma\sqrt{2\pi}} \exp\!\left(-\frac{(x - \mu)^2}{2\sigma^2}\right)

完全由兩個參數決定:平均數 μ\mu(位置)與標準差 σ\sigma(離散程度)。

主要性質:

  • μ\mu 對稱。
  • 68-95-99.7 法則:約 68%68\% 的數值落在 1σ1\sigma 以內,95%95\% 落在 2σ2\sigma 以內,99.7%99.7\% 落在 3σ3\sigma 以內。
  • 標準常態分布 N(0,1)N(0, 1) 是標準參考;任何常態分布都可透過 z=(xμ)/σz = (x - \mu)/\sigma 加以標準化。

常態分布之所以無所不在,是因為中央極限定理:許多獨立隨機變數之和,無論個別分布為何,都趨近於常態分布。這使它成為量測誤差、IQ、身高、考試分數的預設模型,並成為信賴區間、假設檢定與高斯過程的基礎。