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输入计算

数学公式

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结果

Probability density f — number of points
101
first value 0.008741 · last value 0.008741 · max 0.454728 · min 0.008741
x 概率密度 f
-5 0.00874135
-4.9 0.00909457
-4.8 0.00946948
-4.7 0.00986789
-4.6 0.01029177
-4.5 0.01074334
-4.4 0.01122503
-4.3 0.01173956
-4.2 0.01228996
-4.1 0.01287959
-4 0.01351225
-3.9 0.01419216
-3.8 0.01492411
-3.7 0.01571346
-3.6 0.01656631
-3.5 0.01748955
-3.4 0.01849103
-3.3 0.01957969
-3.2 0.02076579
-3.1 0.02206108
-3 0.02347913
-2.9 0.02503561
-2.8 0.02674873
-2.7 0.02863971
-2.6 0.03073337
-2.5 0.03305889
-2.4 0.03565071
-2.3 0.03854964
-2.2 0.0418043
-2.1 0.04547284
-2 0.04962515
-1.9 0.05434559
-1.8 0.05973644
-1.7 0.06592217
-1.6 0.07305473
-1.5 0.08132004
-1.4 0.09094568
-1.3 0.1022096
-1.2 0.11544918
-1.1 0.13106878
-1 0.14954156
-0.9 0.17139763
-0.8 0.19718312
-0.7 0.2273642
-0.6 0.26213755
-0.5 0.30110395
-0.4 0.34279526
-0.3 0.3841671
-0.2 0.42040928
-0.1 0.44563384
0 0.45472841
0.1 0.44563384
0.2 0.42040928
0.3 0.3841671
0.4 0.34279526
0.5 0.30110395
0.6 0.26213755
0.7 0.2273642
0.8 0.19718312
0.9 0.17139763
1 0.14954156
1.1 0.13106878
1.2 0.11544918
1.3 0.1022096
1.4 0.09094568
1.5 0.08132004
1.6 0.07305473
1.7 0.06592217
1.8 0.05973644
1.9 0.05434559
2 0.04962515
2.1 0.04547284
2.2 0.0418043
2.3 0.03854964
2.4 0.03565071
2.5 0.03305889
2.6 0.03073337
2.7 0.02863971
2.8 0.02674873
2.9 0.02503561
3 0.02347913
3.1 0.02206108
3.2 0.02076579
3.3 0.01957969
3.4 0.01849103
3.5 0.01748955
3.6 0.01656631
3.7 0.01571346
3.8 0.01492411
3.9 0.01419216
4 0.01351225
4.1 0.01287959
4.2 0.01228996
4.3 0.01173956
4.4 0.01122503
4.5 0.01074334
4.6 0.01029177
4.7 0.00986789
4.8 0.00946948
4.9 0.00909457
5 0.00874135

什么是柯西分布?

柯西分布又称洛伦兹分布,是一种连续概率分布,由位置参数 a(即中位数与峰值所在位置)和尺度参数 b > 0(即半高半宽)共同确定。它最著名的特征是“重尾”:既没有有限的均值,也没有有限的方差。本计算器会在一连串 x 值上对该分布求值,帮助你生成一份可直接用于绘图的 (x, 数值) 数据表。

标注了位置和尺度参数的钟形柯西分布曲线
柯西密度关于位置 a 对称,其宽度由尺度参数 b 控制。

如何使用本计算器

先选择要计算的函数:概率密度 f、下侧累积概率 P 或上侧累积概率 Q。再输入位置参数 a 和尺度参数 b(必须为正数)。然后通过初始值、步长增量和点数来定义 x 序列。第 k 个 x 的计算公式为 x_k = xInitial + k * xStep(k 从 0 到 count-1)。默认设置会让 x 从 -5 到 +5、以 0.1 为步长扫描(共 101 个点)。

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柯西密度、下累积 P 与上累积 Q 曲线的对比
PDF 给出峰形曲线;CDF(P)从 0 升到 1,而 Q 是其镜像,从 1 降到 0。

计算公式

令 \(z = (x - a) / b\)。概率密度为 $$f = \frac{1}{\pi} \cdot \frac{b}{(x-a)^2 + b^2}$$ 等价于 \(\frac{1}{\pi b (1 + z^2)}\)。下侧累积分布为 $$P = \frac{1}{2} + \frac{1}{\pi}\arctan(z)$$ 上侧(生存)函数为 $$Q = 1 - P = \frac{1}{2} - \frac{1}{\pi}\arctan(z)$$ 由于 \(\arctan\) 的取值始终落在 \((-\pi/2, \pi/2)\) 之间,因此 P 和 Q 都严格介于 0 与 1 之间。

计算示例

取 \(a = 0\)、\(b = 0.7\),求 \(x = 1\) 处的密度:\((x-a)^2 + b^2 = 1 + 0.49 = 1.49\),于是 \(f = \frac{1}{\pi}\left(\frac{0.7}{1.49}\right) \approx 0.14954\)。在同一点上求下侧累积概率,\(\arctan(1/0.7) = 0.96007\),故 \(P = 0.5 + \frac{0.96007}{\pi} \approx 0.80559\),而 \(Q = 1 - 0.80559 = 0.19441\)。在峰值处 \(x = a\) 时,\(f = \frac{1}{\pi b}\),且 \(P = Q = 0.5\)。

常见问题

为什么 b 必须为正? 若尺度参数取非正值,密度和累积分布函数将无法定义(宽度为零或为负),因此本计算器会把 b 限制为一个极小的正数。

为什么没有显示均值? 由于柯西分布具有重尾特性,其均值和方差均无定义;本工具只给出逐点的密度值与尾部概率。

“数值”这一列代表什么? 它是所选函数(f、P 或 Q)在每个 x 处的取值,可直接以 x 为横轴进行绘图。

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