這個計算機的功能
本工具會針對給定的尺度參數 b,在你指定的數值 x 處計算指數分配(Exponential Distribution)。計算結果共有三項:機率密度 \(f(x)\)、左尾(下方)累積機率 \(P(X \le x)\),以及右尾(上方)累積機率 \(P(X > x)\)。指數分配屬於通用數學,在世界各地的定義完全相同,常用來描述等候時間、產品壽命,以及獨立隨機事件之間的間隔。
使用方式
輸入一個非負的百分位數值 x,以及一個嚴格大於零的尺度參數 b,即可讀取三項計算結果。這裡的 b 是尺度參數,等於分配的平均數;而速率參數則為 \(\lambda = 1/b\)。如果你的教科書採用速率參數來表示,只要在輸入前先換算成 \(b = 1/\lambda\) 即可。
公式說明
當 \(x \ge 0\) 且 \(b > 0\) 時:
- 機率密度:$$f(x) = \frac{1}{b}\, e^{-x/b}$$
- 左尾累積機率(CDF):$$P(X \le x) = 1 - e^{-x/b}$$
- 右尾累積機率(存活函數):$$P(X > x) = e^{-x/b}$$
由於存活項 \(e^{-x/b}\) 只需計算一次便可重複使用,因此左尾與右尾累積機率相加必定剛好等於 1。
實例演算
假設 \(x = 2\)、\(b = 1\)。比值 \(x/b = 2\),而 \(e^{-2} \approx 0.135335\)。因此機率密度為 $$f(2) = \frac{1}{1}\cdot 0.135335 = 0.135335$$,左尾累積機率為 \(1 - 0.135335 = 0.864665\),右尾累積機率則為 \(0.135335\)。驗算:\(0.864665 + 0.135335 = 1.0\)。
常見問題
尺度參數 b 是什麼?它就是指數分配的平均數。b 越大,分配越分散,且在接近零的位置機率密度越低。
如果我手上的是速率參數怎麼辦?若你拿到的是速率 \(\lambda\),請輸入 \(b = 1/\lambda\)。例如速率 0.5 對應的尺度參數 \(b = 2\)。
當 x = 0 時會怎樣?此時機率密度等於 \(1/b\),左尾累積機率為 0,右尾累積機率為 1,因為尚未經過任何時間。