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輸入計算

數學公式

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結果

Exponential distribution — column f(x)
0.5
value at first x · mean b = 2
產生的列數 101
Value at last x = 10 0.003369
x f(x)
0 0.5
0.1 0.47561471
0.2 0.45241871
0.3 0.43035399
0.4 0.40936538
0.5 0.38940039
0.6 0.37040911
0.7 0.35234404
0.8 0.33516002
0.9 0.31881408
1 0.30326533
1.1 0.28847491
1.2 0.27440582
1.3 0.26102289
1.4 0.24829265
1.5 0.23618328
1.6 0.22466448
1.7 0.21370747
1.8 0.20328483
1.9 0.19337051
2 0.18393972
2.1 0.17496887
2.2 0.16643554
2.3 0.15831838
2.4 0.15059711
2.5 0.1432524
2.6 0.1362659
2.7 0.12962013
2.8 0.12329848
2.9 0.11728514
3 0.11156508
3.1 0.10612399
3.2 0.10094826
3.3 0.09602495
3.4 0.09134176
3.5 0.08688697
3.6 0.08264944
3.7 0.07861858
3.8 0.07478431
3.9 0.07113704
4 0.06766764
4.1 0.06436745
4.2 0.06122821
4.3 0.05824208
4.4 0.05540158
4.5 0.05269961
4.6 0.05012942
4.7 0.04768458
4.8 0.04535898
4.9 0.04314679
5 0.0410425
5.1 0.03904083
5.2 0.03713679
5.3 0.03532561
5.4 0.03360276
5.5 0.03196393
5.6 0.03040503
5.7 0.02892216
5.8 0.02751161
5.9 0.02616985
6 0.02489353
6.1 0.02367946
6.2 0.0225246
6.3 0.02142606
6.4 0.0203811
6.5 0.0193871
6.6 0.01844158
6.7 0.01754218
6.8 0.01668663
6.9 0.01587282
7 0.01509869
7.1 0.01436232
7.2 0.01366186
7.3 0.01299556
7.4 0.01236176
7.5 0.01175887
7.6 0.01118539
7.7 0.01063987
7.8 0.01012096
7.9 0.00962735
8 0.00915782
8.1 0.00871119
8.2 0.00828634
8.3 0.00788221
8.4 0.00749779
8.5 0.00713212
8.6 0.00678428
8.7 0.00645341
8.8 0.00613867
8.9 0.00583928
9 0.0055545
9.1 0.0052836
9.2 0.00502592
9.3 0.0047808
9.4 0.00454764
9.5 0.00432585
9.6 0.00411487
9.7 0.00391419
9.8 0.00372329
9.9 0.0035417
10 0.00336897

這個計算器的功能

這是一款通用的純數學統計工具,能在一段 x 值範圍內計算指數分布,並輸出可直接繪圖的 (x, y) 數據表。您可以選擇計算機率密度 \(f(x)\)、下側累積機率 \(P(x)\)(即 CDF),或上側累積機率 \(Q(x)\)(即存活函數)。由於採用純數學運算,計算結果在任何國家、任何應用領域都完全一致。

尺度參數形式

本工具採用尺度參數 \(b\) 的形式,而非速率參數 lambda。這裡的 \(b\) 即為分布的平均值,而速率為 \(\lambda = 1/b\)。其機率密度為 $$f(x,b) = \frac{1}{b}\, e^{-x/b}$$ 累積分布函數為 $$P(x,b) = 1 - e^{-x/b}$$ 存活函數則為 $$Q(x,b) = e^{-x/b}$$ 對於任何有效的 \(x\),皆滿足 \(P(x,b) + Q(x,b) = 1\)。此分布的定義域為 \(x \ge 0\) 且 \(b > 0\)。

三條曲線比較指數分布的 PDF、升至 1 的 CDF 與降至 0 的存活函數
相同尺度參數 \(b\) 下的密度 \(f(x)\)、累積 \(P(x)\) 與存活函數 \(Q(x)\)。
指數機率密度曲線從 x=0 處的 1/b 衰減至零,下方為陰影區域
指數密度 \(f(x)\) 從 \(1/b\) 開始,隨 \(x\) 增大呈指數衰減。

使用方式

首先選擇一種函數(密度、下側累積或上側累積)。接著輸入尺度參數 \(b\)(即平均值,必須為正數)、\(x\) 的初始值(須大於或等於 0)、每一列遞增的數值,以及要產生的列數(重複次數)。數據表將從初始 \(x\) 開始,每往下一列便加上一次遞增值。

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實際範例

假設函數選擇密度、\(b = 2\)、初始 \(x = 0\)、遞增值為 0.1、共 101 列:第一列得出 \(f(0) = \frac{1}{2}e^0 = 0.5\)。當 \(x = 1.0\) 時,\(f = 0.5 \cdot e^{-0.5} = 0.303265\);當 \(x = 2.0\) 時,\(f = 0.5 \cdot e^{-1} = 0.183940\);最後一列(\(x = 10.0\))得出 \(f = 0.5 \cdot e^{-5} = 0.003369\)。若改選下側累積,則 \(x = 2\) 時 \(P = 1 - e^{-1} = 0.632121\);上側累積則為 \(Q = e^{-1} = 0.367879\),兩者相加恰好等於 1。

常見問題

\(b\) 是平均值還是速率?\(b\) 是平均值(尺度參數)。速率 \(\lambda\) 為 \(1/b\),因此 \(b\) 越大,代表事件發生的頻率越低。

為什麼 \(x\) 至少要等於 0?指數分布的定義域僅限於非負的 \(x\);當 \(x < 0\) 時,密度為 0、\(P\) 為 0、\(Q\) 為 1。

如果把遞增值設為 0 會怎樣?那麼每一列的 \(x\) 值都會相同。這是允許的,但通常您會希望設定一個正的遞增值,以便描繪出完整的曲線。

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