透過 MCP 連接 →

輸入計算

數學公式

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結果

Probability density f(x) — 101 points
0
第一個 x 對應的函數值
x Probability density f(x)
0 0
0.1 0.28159019
0.2 0.54626787
0.3 0.64420326
0.4 0.65544417
0.5 0.62749608
0.6 0.58357382
0.7 0.53479483
0.8 0.48641578
0.9 0.44081569
1 0.39894228
1.1 0.36103126
1.2 0.32697202
1.3 0.29649637
1.4 0.26927623
1.5 0.24497365
1.6 0.22326545
1.7 0.20385426
1.8 0.18647245
1.9 0.17088224
2 0.15687402
2.1 0.14426385
2.2 0.13289069
2.3 0.12261371
2.4 0.11330975
2.5 0.10487107
2.6 0.09720326
2.7 0.09022355
2.8 0.0838592
2.9 0.07804624
3 0.07272826
3.1 0.06785542
3.2 0.06338366
3.3 0.05927389
3.4 0.05549141
3.5 0.05200533
3.6 0.04878813
3.7 0.04581523
3.8 0.04306462
3.9 0.04051659
4 0.03815346
4.1 0.0359593
4.2 0.03391978
4.3 0.03202199
4.4 0.03025424
4.5 0.02860596
4.6 0.02706758
4.7 0.02563041
4.8 0.02428655
4.9 0.02302884
5 0.02185071
5.1 0.02074622
5.2 0.01970989
5.3 0.01873675
5.4 0.01782224
5.5 0.01696217
5.6 0.01615271
5.7 0.01539033
5.8 0.01467179
5.9 0.01399411
6 0.01335454
6.1 0.01275054
6.2 0.01217978
6.3 0.0116401
6.4 0.01112948
6.5 0.01064609
6.6 0.01018821
6.7 0.00975425
6.8 0.00934273
6.9 0.00895228
7 0.00858163
7.1 0.00822959
7.2 0.00789506
7.3 0.00757702
7.4 0.0072745
7.5 0.00698662
7.6 0.00671253
7.7 0.00645146
7.8 0.00620268
7.9 0.0059655
8 0.0057393
8.1 0.00552346
8.2 0.00531744
8.3 0.00512071
8.4 0.00493277
8.5 0.00475316
8.6 0.00458144
8.7 0.00441722
8.8 0.0042601
8.9 0.00410972
9 0.00396575
9.1 0.00382785
9.2 0.00369574
9.3 0.00356912
9.4 0.00344773
9.5 0.00333132
9.6 0.00321963
9.7 0.00311246
9.8 0.00300958
9.9 0.00291079
10 0.0028159

這個計算器的功能

對數常態分布(lognormal distribution)描述的是一個正值隨機變數,其自然對數呈常態分布。換句話說,若 ln(x) 服從平均數為 \(\mu\)、標準差為 \(\sigma\) 的常態分布,則 x 就服從對數常態分布。本計算器會在你指定的一系列 x 值上,計算以下三種函數之一,並產生可閱讀或繪圖的對照表:機率密度 \(f(x)\)、下累積機率 \(P(x)\)(即累積分布函數 CDF),或上累積機率 \(Q(x) = 1 - P(x)\)。

使用方法

先選擇要繪製的函數,接著輸入 \(\ln(x)\) 的平均數 \(\mu\) 與標準差 \(\sigma\)。設定起始 x 值(Initial value of x)、相鄰 x 值之間的間距(Step),以及點數(Number of points)。計算器會在 \(x_i = \text{初始值} + i \times \text{間距}\)(\(i = 0, 1, \ldots, \text{點數}-1\))的位置上逐一求值,並將每組 (x, 函數值) 列入表中。請注意 \(\sigma\) 必須為正數,x 必須為非負值;當 x = 0 時,密度與下累積機率為 0,上累積機率則為 1。

公式說明

機率密度為 $$f(x) = \frac{1}{x\,\sigma\sqrt{2\pi}}\exp\!\left(-\frac{\left(\ln x - \mu\right)^{2}}{2\,\sigma^{2}}\right),\quad x>0$$ 累積機率為 $$P(x) = \Phi\!\left(\frac{\ln x - \mu}{\sigma}\right) = \frac{1}{2}\left[1+\operatorname{erf}\!\left(\frac{\ln x - \mu}{\sigma\sqrt{2}}\right)\right]$$ 其中 \(\Phi\) 為標準常態分布的 CDF,\(\Phi(z) = \frac{1}{2}(1 + \operatorname{erf}(z/\sqrt{2}))\)。上累積機率(存活函數)則為 $$Q(x) = 1 - \Phi\!\left(\frac{\ln x - \mu}{\sigma}\right) = \frac{1}{2}\left[1-\operatorname{erf}\!\left(\frac{\ln x - \mu}{\sigma\sqrt{2}}\right)\right]$$ 我們採用高精度的 erf 有理近似式,最大誤差約為 \(1.5\times10^{-7}\)。

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透過對數將偏斜的對數常態曲線與對稱的常態鐘形曲線相連結的示意圖
取 ln(x) 可將偏斜的對數常態分布變換為均值 mu、標準差 sigma 的常態分布。
對數常態機率密度曲線,下側與上側累積區域在 x 點處被分隔並加陰影
對數常態密度 f(x),在選定的 x 處分為下側累積 P(x) 與上側累積 Q(x) 區域。

範例演算

取 \(\mu = 0\)、\(\sigma = 1\),當 x = 1 時:\(z = (\ln 1 - 0)/1 = 0\)。密度 \(= 1/\sqrt{2\pi} \approx 0.39894228\)。下累積機率 \(P = \Phi(0) = 0.5\),上累積機率 \(Q = 1 - 0.5 = 0.5\)。當 x = 2 時:\(z = \ln 2 \approx 0.6931\),得 \(f \approx 0.156874\)、\(P \approx 0.75568\)、\(Q \approx 0.24432\)。

常見問題

\(\mu\) 與 \(\sigma\) 是 x 的平均數和標準差嗎?不是。它們是 \(\ln(x)\)(也就是底層常態變數)的平均數與標準差,而非 x 本身的。

當 x = 0 時會怎樣?對數常態分布僅在 \(x > 0\) 時有定義,因此為了避免出現 \(\ln(0)\),我們設定 \(f(0) = 0\)、\(P(0) = 0\)、\(Q(0) = 1\)。

為什麼 \(\sigma\) 一定要是正數?標準差若為零或負值,便無法構成有意義的分布,而且會造成除以零的問題,因此計算器會拒絕 \(\sigma \le 0\) 的輸入。

最後更新: