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輸入計算

數學公式

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結果

百分點 x(卡方分位數)
7.267218
使卡方 CDF 等於目標機率的數值 x
分布 卡方(chi-square)
累積模式 lower
機率 0.3
自由度 10

什麼是卡方分布百分位數計算機?

這個工具可以求出卡方分布的百分點(又稱分位數或百分位數,通常以臨界值表示)。只要輸入累積機率與自由度,它就會回傳一個數值 \(x\),使得卡方分布的累積分布函數(CDF)剛好等於你設定的目標機率。它其實就是卡方 CDF 的反函數,在假設檢定、適合度檢定、列聯表分析以及變異數信賴區間等統計應用中相當常見。

卡方機率密度曲線,左尾區域以陰影填滿,並在 x 軸上用一條垂直線標記分位數
百分位數 \(x\) 是下側累積面積等於機率 \(P\) 的點。

使用方法

首先選擇累積模式。若你的機率是 \(P = P(X \le x)\)(也就是 \(x\) 左側的面積),請選「下尾累積 P」;若你的機率是尾端面積 \(Q = P(X > x)\),也就是單尾檢定中常用的顯著水準 alpha,請選「上尾累積 Q」。接著輸入機率(須嚴格介於 0 與 1 之間)以及自由度(\(\nu\),也常寫作 \(k\))。計算機便會回傳對應的卡方數值 \(x\)。

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兩條卡方曲線,分別顯示左側著色的下側 P 與右尾著色的上側 Q
下側機率 \(P\) 為左側區域著色;上側機率 \(Q\) 為右尾著色。

公式說明

自由度為 \(\nu\) 的卡方 CDF 就是正則化下不完全 gamma 函數:\(F(x; \nu) = \text{regularizedGammaP}(\nu/2, x/2)\)。我們要求的是它的反函數。令 \(a = \nu/2\),目標機率為 \(p\)(下尾模式時 \(p = P\),上尾模式時 \(p = 1 - Q\)),求解 \(\text{regularizedGammaP}(a, z) = p\) 得到 \(z\),再以 \(x = 2z\) 求得結果。 $$x_p = F^{-1}\!\left(\text{p}\,;\,\nu\right)\ \text{such that}\ P\!\left(\frac{\nu}{2},\,\frac{x_p}{2}\right) = \text{p}$$ 求解器結合了不完全 gamma 函數的級數展開與連分數法,並搭配 Newton/二分法的求根流程,以確保穩定收斂。

實例演算

以下尾模式為例,設 \(P = 0.95\)、\(\nu = 10\)。此時 \(a = 5\),求解 \(\text{regularizedGammaP}(5, z) = 0.95\),得到 \(z \approx 9.1535\),故 \(x = 2z \approx 18.307\)。這正好對應到經典的臨界值 \(\text{chi-square}(0.95, 10) = 18.307\)。若改用上尾模式,設 \(Q = 0.05\)、\(\nu = 10\),則 \(p = 1 - 0.05 = 0.95\),得到的 \(x\) 同樣 \(\approx 18.307\)。

常見問題

P 與 Q 有什麼差別?\(P\) 是 \(x\) 左側的面積(下尾),\(Q\) 是 \(x\) 右側的面積(上尾),兩者相加 \(P + Q = 1\)。

自由度可以是非整數嗎?可以。以 gamma 函數為基礎的公式對任何 \(\nu > 0\) 都成立,只是大多數統計表格仍以整數為主。

機率的有效範圍是多少?必須嚴格滿足 \(0 < \text{機率} < 1\)。當機率為 0 時分位數為 0;當機率趨近 1 時,分位數會無限增大。

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