什么是混合对数正态分布?
混合对数正态分布记作 HybLogN(ρx, μ, σ),它是一种概率分布:经过变换后的变量 y(x) = ρx + ln(ρx) 服从均值为 μ、标准差为 σ 的正态分布。它把正态分布项(ρx)与对数正态分布项(ln(ρx))融合在一起。强度参数 ρ > 0 用于对底层变量进行缩放。由于式中含有对数,该分布仅在 x > 0 时有定义。这是一条普适的纯数学结论,在任何场合都同样成立。
如何使用本计算器
先选择要列表的函数——概率密度 f、下侧累积概率 P,还是上侧累积概率 Q。然后输入强度参数 ρ、均值 μ 与标准差 σ。接着设定起始 x、步长以及行数。本工具会在 x = x0、x0+步长、x0+2·步长、… 处依次计算所选函数,列出每一组 (x, 函数值),并给出中位数 xc。
公式解析
令 y(x) = ρx + ln(ρx),z = (y(x) − μ) / σ。则概率密度为 f(x) = (ρ / (√(2π)·σ)) · (1 + 1/(ρx)) · exp(−½z²)。其中因子 (1 + 1/(ρx)) 就是雅可比量 dy/dx 除以 ρ。由于 y 随 x 严格递增,并从 −∞ 取到 +∞,因此下侧累积概率就是 P(x) = Φ(z),这里 Φ 为标准正态分布的累积分布函数,Φ(z) = ½(1 + erf(z/√2))。上侧累积概率则为 Q(x) = 1 − P(x) = Φ(−z)。
计算示例
取 ρ=1、μ=0、σ=1,在 x=1 处:y = 1 + ln(1) = 1,于是 z = 1。密度 f = 0.3989423 · (1+1) · exp(−0.5) = 0.3989423 · 2 · 0.6065307 ≈ 0.4839。下侧累积概率 P = Φ(1) ≈ 0.8413,上侧累积概率 Q ≈ 0.1587。
常见问题
为什么 x 必须为正? 当 ρx ≤ 0 时 ln(ρx) 没有定义。在 x = 0 处,密度取为 0,并以极限值约定 P = 0、Q = 1。
中位数是什么? 中位数 xc 满足 ρxc + ln(ρxc) = μ。我们先数值求解 ρxc,再除以 ρ 得到结果。
累积概率的精度如何? Φ 采用 Abramowitz-Stegun 7.1.26 的 erf 近似公式,精度约为 1.5×10−7。