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輸入計算

數學公式

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  1. Lower CDF P(X ≤ x)

    Lower CDF  P(X ≤ x): 羅吉斯分布計算機

    z = (x - mu)/s; lower cumulative probability

  2. Upper CDF P(X > x)

    Upper CDF  P(X > x): 羅吉斯分布計算機

    z = (x - mu)/s; upper cumulative probability = 1 - F(x)

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結果

機率密度 f(x)
0.196612
密度(無單位)
Lower cumulative probability P(X ≤ x) 0.731059
Upper cumulative probability P(X > x) 0.268941

什麼是羅吉斯分布?

羅吉斯分布(Logistic distribution)是一種連續型機率分布,外形和常態分布很相似,但兩側的尾部更厚(重尾)。它由兩個參數決定:位置參數 \(\mu\)(即平均數)以及一個必須為正值的尺度參數 \(s\)。它的累積分布函數正是大家熟悉的羅吉斯 S 型曲線(sigmoid),也正因為如此,這個分布廣泛出現在統計學、機器學習(邏輯斯迴歸)以及成長模型之中。這款計算機純粹是數學運算,在任何國家、任何情境下的結果都完全一致。

關於均值對稱的鐘形邏輯斯諦 PDF 曲線
邏輯斯諦機率密度函數(PDF)呈對稱的鐘形,以位置均值為中心。

使用方式

請輸入想要評估的數值 \(x\)、位置參數 \(\mu\)(即平均數,同時也是對稱中心),以及尺度參數 \(s\)(必須嚴格大於 0)。計算機會回傳三個數值:機率密度 \(f(x)\)、下尾累積機率 \(P(X \le x)\),以及上尾累積機率 \(P(X > x)\)。其中兩個累積機率相加必定等於 1。

公式解析

首先計算標準化數值 \(z = (x - \mu) / s\)。下尾累積分布函數為 $$F(x) = \frac{1}{1 + e^{-z}}$$ 機率密度為 $$f(x) = \frac{e^{-z}}{s\left(1 + e^{-z}\right)^{2}}$$ 這也等於 \(F(x)(1 - F(x)) / s\)。上尾(存活)機率則為 \(S(x) = 1 - F(x)\)。為了在 \(|z|\) 很大時仍保持數值穩定,sigmoid 會依 \(z\) 為正或為負採用不同寫法,確保 \(\exp()\) 不會溢位(overflow)。

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S 形邏輯斯諦 CDF 從 0 升至 1,將面積分為下側機率與上側機率
CDF 給出下側機率 \(P(X\le x)\);剩餘面積為上側機率 \(P(X>x)\)。

實例演算

假設 \(x = 2\)、\(\mu = 1\)、\(s = 2\)。則 $$z = \frac{2 - 1}{2} = 0.5$$ 且 \(e^{-0.5} = 0.606531\)。下尾累積機率為 $$F = \frac{1}{1 + 0.606531} = 0.622459$$ 上尾累積機率為 $$1 - 0.622459 = 0.377541$$ 機率密度為 $$f = \frac{0.622459 \times 0.377541}{2} = 0.117493$$

常見問題

尺度參數有什麼作用?\(s\) 越大,分布越分散,峰值越低;\(s\) 越小,分布越尖銳集中。在 \(x = \mu\) 處的峰值密度等於 \(1 / (4s)\)。

mu 或 x 可以是負數嗎?可以。\(x\) 與 \(\mu\) 都可以是任意實數,只有 \(s\) 必須為正值。

它和標準羅吉斯分布有什麼關係?當 \(\mu = 0\) 且 \(s = 1\) 時,就得到標準羅吉斯分布;此時在 \(x = 0\) 處的密度為 0.25,上下兩側的累積機率皆為 0.5。

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