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輸入計算

數學公式

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結果

百分位數 x
0.8325546112
value where the cumulative probability is reached (same unit as η)
下尾累積機率 P 0.5
上尾累積機率 Q 0.5
反累積分布函數(反 CDF) x = η · ( -ln(1 - P) )^(1/m)

什麼是韋伯分布百分位數計算器?

本工具用於計算雙參數韋伯分布的百分位數(又稱分位數或反累積分布函數,inverse CDF)。只要輸入形狀參數 \(m\)、尺度參數 \(\eta\) 以及一個累積機率,計算器便會回傳分布達到該機率時所對應的數值 \(x\)。這是一個純粹的統計工具,不涉及任何地區性規則,適用於世界各地。

認識韋伯分布

雙參數韋伯分布包含一個形狀參數 \(m\)(有時寫作 \(k\) 或 \(\beta\))與一個尺度參數 \(\eta\)(有時寫作 \(\alpha\) 或 \(\lambda\)),兩者皆須為嚴格正數,定義域為 \(x \ge 0\)。其下尾累積分布函數為 $$P = F(x) = 1 - \exp\left(-\left(\frac{x}{\eta}\right)^{m}\right)$$;上尾(存活)機率則為 $$Q = 1 - F(x) = \exp\left(-\left(\frac{x}{\eta}\right)^{m}\right)$$,因此 \(P + Q = 1\)。

不同形狀參數下的韋伯機率密度函數曲線
固定尺度時,韋伯機率密度函數的形狀會隨形狀參數 \(m\) 顯著改變。

分位數公式

將 \(P = 1 - \exp\left(-\left(\frac{x}{\eta}\right)^{m}\right)\) 對 \(x\) 求解,即可得到反 CDF:$$x_{P} = \eta\left(-\ln\left(1-P\right)\right)^{\frac{1}{m}}$$若你提供的是上尾機率 \(Q\),計算器會先透過 \(P = 1 - Q\) 進行換算,等價地得到 $$x_{Q} = \eta\left(-\ln\left(Q\right)\right)^{\frac{1}{m}}$$輸出的 \(x\) 會沿用尺度參數所代表的單位(例如小時、循環次數等)。

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將機率對應到 x 值的累積分布函數百分位示意圖
分位數可透過讀取反 CDF 求得:選取一個機率 \(P\),再對應到 \(x\)。

使用方式

先輸入形狀參數 \(m\) 與尺度參數 \(\eta\),接著選擇你的機率值屬於下尾累積機率 \(P\) 或上尾累積機率 \(Q\),再輸入嚴格介於 0 與 1 之間的機率值。計算結果即為百分位數 \(x\)。

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實例演算

假設 \(m = 2\)、\(\eta = 1\)、下尾機率 \(P = 0.5\):\(-\ln(1 - 0.5) = 0.693147\),而 \(0.693147^{\frac{1}{2}} = 0.832555\),因此 $$x = 1 \times 0.832555 = 0.83255$$這正是 Weibull(2, 1)(即瑞利分布,Rayleigh)的中位數。

常見問題

如果我手上是可靠度(存活)機率該怎麼辦?那就是上尾機率 \(Q\);請選擇「上尾累積機率 \(Q\)」並直接輸入即可。

為什麼機率必須嚴格介於 0 與 1 之間?當 \(P\) 趨近 1 時,百分位數會趨向無限大;而在 \(P = 0\) 時則為 0。一旦機率值落在邊界上或超出邊界,對數運算就會無法定義。

計算結果有可能是負數嗎?不會。韋伯分布的定義域為 \(x \ge 0\),因此百分位數恆為非負值。

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