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輸入計算

數學公式

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結果

P(a < X < b)
0.495015
49.5015% of the distribution
下界 z 分數(a) -0.6667
上界 z 分數(b) 0.6667

這個計算器能做什麼

本工具用來計算服從常態分布的隨機變數 X 落在兩個數值 a 與 b 之間的機率,也就是 \(P(a < X < b)\)。你只要輸入分布的平均數(\(\mu\))、標準差(\(\sigma\)),以及上下兩個邊界值即可。計算器會先把每個邊界值標準化成 z 分數,再透過標準常態累積分布函數 \(\Phi\),精準算出鐘形曲線在這兩點之間的面積。

常態分布鐘形曲線,兩個 x 值 a 與 b 之間的區域以陰影標出
機率 \(P(a

使用方法

先填入分布的平均數與標準差,接著輸入較小的數值 a 和較大的數值 b,按下計算即可。結果會以小數(0 到 1)和百分比兩種形式呈現機率,同時列出兩個 z 分數。即使你不小心把大小順序填反,計算器也會自動把較小者當作 a、較大者當作 b。

公式說明

a 與 b 之間的機率,等於 b 點的累積分布函數值減去 a 點的累積分布函數值:

$$P(a < X < b) = \Phi\!\left(\frac{b-\mu}{\sigma}\right) - \Phi\!\left(\frac{a-\mu}{\sigma}\right)$$

其中 \((x-\mu)/\sigma\) 會把原始分數換算成 z 分數,也就是距離平均數有幾個標準差。\(\Phi(z)\) 代表標準常態曲線中 z 左側的累積面積。把兩個累積面積相減,剩下的正好是 a 與 b 之間的面積。本計算器以高精度的誤差函數近似法計算 \(\Phi\)。

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兩個累積常態面積相減以得到 a 與 b 之間的面積
中間區域的面積等於 b 左側的面積減去 a 左側的面積。

實例演算

假設智商(IQ)分數呈常態分布,\(\mu = 100\)、\(\sigma = 15\),而你想求 \(P(85 < X < 115)\)。兩個 z 分數分別為 \((85-100)/15 = -1\) 和 \((115-100)/15 = +1\)。由於 \(\Phi(1) \approx 0.8413\)、\(\Phi(-1) \approx 0.1587\),因此機率 \(\approx 0.8413 - 0.1587 = 0.6827\),約等於 68.3%——這正是大家熟悉的「一個標準差法則」。

常見問題

用 \(<\) 還是 \(\le\) 有差別嗎?沒有差別。對於連續型常態分布來說,任何單一點的機率都是零,所以 \(P(a < X < b)\) 與 \(P(a \le X \le b)\) 完全相同。

如果標準差是 0 怎麼辦?標準差必須為正值;當 \(\sigma = 0\) 時分布無法定義,因此計算器會回傳 0。

計算結果有多精準?本計算器採用 Abramowitz & Stegun 近似法計算累積分布函數,精度約達小數點後 7 位,對一般統計運算來說綽綽有餘。

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