什麼是誤差函數表計算器?
這個工具會針對一連串 x 值,建立高斯誤差函數 erf(x) 與互補誤差函數 erfc(x) 的數值表。誤差函數廣泛出現在機率、統計、熱傳導與擴散問題中。由於它是純粹的數學特殊函數,因此在世界各地的計算結果完全一致,不受任何國家或地區規則影響。
如何使用
請輸入三個數字:x 的初始值(第一列)、每一列遞增加到 x 上的增量,以及疊代次數(列數)。計算器會依公式 \(x = \text{起始值} + i \times \text{增量}\)(\(i = 0, 1, \dots, \text{列數}-1\))產生各列數值,並列出每一列的 erf(x) 與 erfc(x)。增量可以是負數(產生遞減的表格),也可以是零(所有列數值相同)。
計算公式
$$\operatorname{erf}(x) = \frac{2}{\sqrt{\pi}} \int_{0}^{x} e^{-t^{2}}\,dt, \qquad \operatorname{erfc}(x) = 1 - \operatorname{erf}(x)$$本工具採用 Abramowitz & Stegun 7.1.26 的有理函數近似式計算(最大誤差約為 \(1.5 \times 10^{-7}\)),並利用奇對稱性質 \(\operatorname{erf}(-x) = -\operatorname{erf}(x)\) 來處理負值參數。
實際範例
當初始值為 0、增量為 0.5、列數為 5 時,會得到 \(x = 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0\)。其中 \(\operatorname{erf}(1.0) \approx 0.8427008\),\(\operatorname{erfc}(1.0) \approx 0.1572992\),兩者相加 \(\operatorname{erf}(1.0) + \operatorname{erfc}(1.0) = 1\),正好驗證了這項恆等式。
常見問題
erf 的取值範圍是多少?\(\operatorname{erf}(x)\) 介於 \((-1, 1)\) 之間;\(\operatorname{erf}(0) = 0\)、\(\operatorname{erf}(+\infty) = 1\)、\(\operatorname{erf}(-\infty) = -1\)。
那 erfc 呢?\(\operatorname{erfc}(x)\) 介於 \((0, 2)\) 之間:\(\operatorname{erfc}(0) = 1\)、\(\operatorname{erfc}(+\infty) = 0\)、\(\operatorname{erfc}(-\infty) = 2\)。
最多可以產生多少列?列數必須是正整數;為了讓輸出結果便於閱讀,表格上限為 2000 列。