這個計算器的功能
本工具可求出連續均勻分布的百分位數(也稱為分位數),分布範圍由下界 a 到上界 b 所構成的區間。只要輸入累積機率,工具就會找出該機率所對應的區間數值 x。由於均勻分布的機率在 [a, b] 上是平均分散的,因此計算結果只是一個簡單而精確的線性內插。
使用方法
首先選擇累積機率模式。若您的機率代表 P(X ≤ x)(左側面積),請選擇下尾累積 P;若代表 P(X ≥ x)(右側面積),則選擇上尾累積 Q。接著輸入介於 0 與 1 之間的機率,再輸入下界 a 與上界 b(須滿足 a ≤ b)。計算器會回傳百分位數 x,以及它內部實際使用的下尾機率 p。
公式說明
對於定義在 [a, b] 上的連續均勻隨機變數,其累積分布函數為 \(F(x) = (x - a) / (b - a)\)。將其反函數求出即可得到分位數:
$$x = \text{a} + \text{P}\left(\text{b} - \text{a}\right)$$其中 p 為下尾機率。在下尾模式中,p 直接等於您輸入的 P;在上尾模式中,由於 \(Q = 1 - F(x)\),因此換算成下尾機率為:
$$x = \text{a} + \left(1 - \text{Q}\right)\left(\text{b} - \text{a}\right)$$計算結果一定落在 a 與 b 之間:\(p = 0\) 時 \(x = a\),\(p = 1\) 時 \(x = b\)。若 a 等於 b,則分布退化,對任何有效機率而言 x 都等於 a。
實例演練
下尾模式,\(P = 0.2\),\(a = 1\),\(b = 4\)。此時 \(p = 0.2\),
$$x = 1 + 0.2 \cdot (4 - 1) = 1 + 0.6 = 1.6$$若改用上尾模式且 \(Q = 0.2\),則 \(p = 0.8\),
$$x = 1 + 0.8 \cdot 3 = 3.4$$驗證一下:\(P(X \ge 3.4) = (4 - 3.4)/3 = 0.2\),符合預期。
常見問題
P 與 Q 有什麼差別?P 是 x 左側的面積(數值落在 x 或以下的機率);Q 是 x 右側的面積(數值落在 x 或以上的機率)。兩者相加等於 1。
如果我的機率不在 0 到 1 之間怎麼辦?機率必須落在 [0, 1] 區間內;超出此範圍的數值,會在計算前先被裁切到最接近的邊界值。
這個工具適用於離散均勻分布嗎?不適用。本計算器處理的是連續均勻分布;至於離散情形,分位數則會在整數值之間呈階梯式跳動。