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數學公式

數學公式: Z 分數計算器
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  1. Z-score of a sample mean

    Z-score of a sample mean: Z 分數計算器

    Standardized value of a sample mean using the standard error of the mean, sigma divided by the square root of n.

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結果

z 分數
1.6
個標準差(距離平均數)
數據點 (x) z 分數
190 1.6

什麼是 z 分數?

z 分數(又稱標準分數或標準化數值)告訴你某個數值距離母體平均數有幾個母體標準差。z 為正,代表該數值高於平均數;z 為負,代表低於平均數;z = 0 則表示恰好等於平均數。由於 z 分數沒有單位,你可以拿它來比較那些用完全不同尺度測量出來的觀測值。本工具是純統計計算,無論在哪個國家、哪種情境下使用,算法都完全一致。

鐘形常態分布曲線,下方帶有 z 分數刻度
z 分數衡量在常態曲線上某個值偏離平均數多少個標準差。

如何使用這個計算器

先用「計算 z 的方式」選單決定你要標準化的對象:單一或多個數據點、已知的樣本平均數與樣本數,或是讓工具替你自動取平均的整組原始資料。接著輸入母體平均數(mu)與母體標準差(sigma)。輸入清單時可用逗號、空格、Tab 或換行分隔,因此你也能直接把試算表中的一整欄貼上來。

計算公式

對於單一觀測值,公式為 $$z = \dfrac{x - \mu}{\sigma}$$ 若計算的是樣本平均數,則改用平均數的標準誤: $$z = \dfrac{\bar{x} - \mu}{\sigma / \sqrt{n}}$$ 其中 \(\sigma / \sqrt{n}\) 即為標準誤。在「整組資料」模式下,計算器會先求出樣本平均數 \(\bar{x} = \) (所有數值之和)/ n,再套用相同的標準誤公式。

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展示某資料點到平均數的距離除以標準差的示意圖
z 分數是 x 與平均數(μ)的距離,以標準差(σ)為單位表示。

實例演算

假設 \(x = 190\)、\(\mu = 150\)、\(\sigma = 25\),那麼 $$z = \frac{190 - 150}{25} = \frac{40}{25} = 1.6$$ 代表 190 落在平均數之上 1.6 個標準差的位置。再看一個樣本平均數的例子:\(\bar{x} = 280\)、\(\mu = 300\)、\(\sigma = 50\)、\(n = 25\),標準誤為 \(50 / \sqrt{25} = 10\),因此 $$z = \frac{280 - 300}{10} = -2.0$$

常見問題

可以一次輸入多個數據點嗎?可以。在「數據點」模式下,用逗號或空格分隔多個數字,系統會分別算出每個數字的 z 分數。

為什麼 sigma 必須大於零?z 公式要除以 sigma(或標準誤 \(\sigma/\sqrt{n}\))。若標準差為零就會變成除以零,因此計算器會回報錯誤。

如何把 z 分數換算成百分位數?查標準常態分配表,或使用累積常態函數即可。舉例來說,\(z = 1.6\) 大約對應到第 94.52 個百分位。

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