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輸入計算

Enter a raw value in z with μ and σ to standardize, or leave μ=0 and σ=1 to use z directly.

數學公式

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結果

P(Z < z) = Φ(z)
0.975002
97.5002% of the distribution lies below z
標準化後的 z 1.96
下尾機率 P(Z < z) 0.975002
上尾機率 P(Z > z) 0.024998
百分位數 97.5002%

這個計算器能做什麼

本工具用來計算標準常態累積分布函數(CDF),記作 \(\Phi(z)\) 或 \(P(Z < z)\),也就是常態分布隨機變數落在某個 \(z\) 值以下的機率。除此之外,它還會一併算出上尾機率 \(P(Z > z)\) 以及對應的百分位數。這是一套通用的統計工具,適用於世界各地,沒有任何特定國家的假設或前提。

標準常態鐘形曲線,z 處垂直線左側的面積已標示陰影
\(P(Z < z) = \Phi(z)\) 是標準常態曲線下 \(z\) 左側的陰影面積。

使用方法

在第一個欄位輸入你的 \(z\) 值即可。如果你手上拿到的是原始測量值,請把它填入 z 欄位,再輸入該分布的平均數(\(\mu\))與標準差(\(\sigma\)),計算器會依公式 $$z = \frac{x - \mu}{\sigma}$$ 自動幫你標準化。若想直接把輸入值當成已標準化的 z 分數,只要讓 \(\mu = 0\)、\(\sigma = 1\) 即可。

公式說明

標準常態 CDF 透過誤差函數定義為:$$\Phi(z) = \tfrac{1}{2}\left[1 + \operatorname{erf}\!\left(\frac{z}{\sqrt{2}}\right)\right]$$由於 erf 沒有初等的封閉解析式,本計算器採用 Abramowitz & Stegun 7.1.26 的有理近似式來求值,誤差約為 \(1.5\times10^{-7}\),對於機率與統計運算所需的精度而言綽綽有餘。

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鐘形曲線在 z 處分為左側下尾面積與右側上尾面積
下尾 \(\Phi(z)\) 與上尾 \(1 - \Phi(z)\) 之和為 1。

實例演算

以統計學上赫赫有名的 \(z = 1.96\) 為例:$$\Phi(1.96) = \tfrac{1}{2}\left[1 + \operatorname{erf}\!\left(\frac{1.96}{\sqrt{2}}\right)\right] \approx 0.9750$$這代表標準常態分布大約有 97.5% 落在 1.96 以下,上尾僅剩 2.5%——這也正是為什麼 \(\pm 1.96\) 會框住中央 95% 的區域,成為信賴區間最常用的數值。

常見問題

z = 0 時的值是多少?\(\Phi(0)\) 剛好等於 0.5,因為常態分布以平均數為中心呈對稱。

雙尾機率該怎麼算?對於對稱的上下界 \(\pm z\),分布在兩側尾端之外的面積為 \(2 \times (1 - \Phi(z))\);中央區域的面積則是 \(2\Phi(z) - 1\)。

z 可以是負值嗎?可以。根據對稱性 \(\Phi(-z) = 1 - \Phi(z)\),計算器也能直接處理負的輸入值。

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