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輸入計算

數學公式

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結果

Probability density f — number of points
101
first value 0.008741 · last value 0.008741 · max 0.454728 · min 0.008741
x 機率密度 f
-5 0.00874135
-4.9 0.00909457
-4.8 0.00946948
-4.7 0.00986789
-4.6 0.01029177
-4.5 0.01074334
-4.4 0.01122503
-4.3 0.01173956
-4.2 0.01228996
-4.1 0.01287959
-4 0.01351225
-3.9 0.01419216
-3.8 0.01492411
-3.7 0.01571346
-3.6 0.01656631
-3.5 0.01748955
-3.4 0.01849103
-3.3 0.01957969
-3.2 0.02076579
-3.1 0.02206108
-3 0.02347913
-2.9 0.02503561
-2.8 0.02674873
-2.7 0.02863971
-2.6 0.03073337
-2.5 0.03305889
-2.4 0.03565071
-2.3 0.03854964
-2.2 0.0418043
-2.1 0.04547284
-2 0.04962515
-1.9 0.05434559
-1.8 0.05973644
-1.7 0.06592217
-1.6 0.07305473
-1.5 0.08132004
-1.4 0.09094568
-1.3 0.1022096
-1.2 0.11544918
-1.1 0.13106878
-1 0.14954156
-0.9 0.17139763
-0.8 0.19718312
-0.7 0.2273642
-0.6 0.26213755
-0.5 0.30110395
-0.4 0.34279526
-0.3 0.3841671
-0.2 0.42040928
-0.1 0.44563384
0 0.45472841
0.1 0.44563384
0.2 0.42040928
0.3 0.3841671
0.4 0.34279526
0.5 0.30110395
0.6 0.26213755
0.7 0.2273642
0.8 0.19718312
0.9 0.17139763
1 0.14954156
1.1 0.13106878
1.2 0.11544918
1.3 0.1022096
1.4 0.09094568
1.5 0.08132004
1.6 0.07305473
1.7 0.06592217
1.8 0.05973644
1.9 0.05434559
2 0.04962515
2.1 0.04547284
2.2 0.0418043
2.3 0.03854964
2.4 0.03565071
2.5 0.03305889
2.6 0.03073337
2.7 0.02863971
2.8 0.02674873
2.9 0.02503561
3 0.02347913
3.1 0.02206108
3.2 0.02076579
3.3 0.01957969
3.4 0.01849103
3.5 0.01748955
3.6 0.01656631
3.7 0.01571346
3.8 0.01492411
3.9 0.01419216
4 0.01351225
4.1 0.01287959
4.2 0.01228996
4.3 0.01173956
4.4 0.01122503
4.5 0.01074334
4.6 0.01029177
4.7 0.00986789
4.8 0.00946948
4.9 0.00909457
5 0.00874135

什麼是柯西分佈?

柯西分佈又稱勞侖茲分佈,是一種連續型機率分佈,由位置參數 a(即中位數與峰值所在位置)和尺度參數 b > 0(半高全寬的一半)所定義。它最著名的特性就是「厚尾」:既沒有有限的平均數,也沒有有限的變異數。本計算器會在一連串 x 值上逐點計算分佈值,讓你輕鬆建立一張可直接繪圖的 (x, 數值) 對照表。

標註了位置與尺度參數的鐘形柯西分布曲線
柯西密度關於位置 a 對稱,其寬度由尺度參數 b 控制。

計算器使用說明

先選擇要計算的函數:機率密度 f、下側累積機率 P,或上側累積機率 Q。接著輸入位置參數 a 與尺度參數 b(必須為正數)。然後設定 x 數列:起始值、每次遞增的步長,以及點數。第 k 個 x 值為 x_k = xInitial + k * xStep(k 從 0 到 count-1)。預設值會從 -5 掃描到 +5,步長為 0.1,共 101 個點。

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柯西密度、下累積 P 與上累積 Q 曲線的對比
PDF 給出峰形曲線;CDF(P)從 0 升到 1,而 Q 是其鏡像,從 1 降到 0。

公式說明

令 \(z = (x - a) / b\)。機率密度為 $$f = \frac{1}{\pi} \cdot \frac{b}{(x-a)^2 + b^2}$$ 亦可寫成 \(\frac{1}{\pi b (1 + z^2)}\)。下側累積分佈函數為 $$P = \frac{1}{2} + \frac{1}{\pi}\arctan(z)$$ 上側(存活)函數則為 $$Q = 1 - P = \frac{1}{2} - \frac{1}{\pi}\arctan(z)$$ 由於 \(\arctan\) 的值始終落在 \((-\pi/2, \pi/2)\) 之間,P 與 Q 都會嚴格介於 0 與 1 之間。

實例演練

設 \(a = 0\)、\(b = 0.7\),計算 \(x = 1\) 時的密度:\((x-a)^2 + b^2 = 1 + 0.49 = 1.49\),因此 $$f = \frac{1}{\pi}\left(\frac{0.7}{1.49}\right) \approx 0.14954$$ 同一點的下側累積機率:\(\arctan(1/0.7) = 0.96007\),故 \(P = 0.5 + \frac{0.96007}{\pi} \approx 0.80559\),而 \(Q = 1 - 0.80559 = 0.19441\)。在峰值 \(x = a\) 處,\(f = \frac{1}{\pi b}\),且 \(P = Q = 0.5\)。

常見問題

為什麼 b 必須為正數?若尺度參數不是正數,密度與 CDF 都會失去定義(等於零寬或負寬),因此計算器會將 b 限制為一個極小的正值。

為什麼沒有顯示平均數?柯西分佈因為厚尾的特性,其平均數與變異數皆未定義;本工具只提供各點的密度值與尾端機率。

「數值」這一欄代表什麼?它是你所選函數(f、P 或 Q)在每個 x 上的計算結果,可直接以 x 為橫軸繪製圖形。

最後更新: