什么是Logistic分布?
Logistic分布(又称逻辑斯谛分布)是一种连续型概率分布,外形与正态分布相似,但尾部更"厚"。它由一个位置参数\(\mu\)(即均值)和一个正的尺度参数\(s\)共同确定。它的累积分布函数正是大家熟悉的Logistic(Sigmoid)函数,因此该分布在统计学、机器学习(逻辑回归)以及增长模型中随处可见。本计算器属于纯数学计算,在任何国家、任何场景下结果都完全一致。
使用方法
输入你想要计算的取值\(x\)、位置参数\(\mu\)(即均值,也是分布的对称中心),以及尺度参数\(s\)(必须严格大于0)。计算器会返回三个结果:概率密度\(f(x)\)、下侧累积概率\(P(X\le x)\),以及上侧累积概率\(P(X>x)\)。这两个累积概率之和恒等于1。
公式详解
首先计算标准化数值\(z = (x - \mu) / s\)。下侧累积分布函数为
$$F(x) = \frac{1}{1 + e^{-z}}$$概率密度为
$$f(x) = \frac{e^{-z}}{s\left(1 + e^{-z}\right)^{2}}$$它也等于\(F(x)(1 - F(x))/s\)。上侧概率(生存函数)为\(S(x) = 1 - F(x)\)。为了在\(|z|\)很大时保持数值稳定,Sigmoid函数会针对\(z\)为正和\(z\)为负的情况分别采用不同的算法,从而避免\(\exp()\)溢出。
计算实例
假设\(x = 2\),\(\mu = 1\),\(s = 2\)。则\(z = (2 - 1)/2 = 0.5\),\(e^{-0.5} = 0.606531\)。下侧CDF为
$$F = \frac{1}{1 + 0.606531} = 0.622459$$上侧CDF为\(1 - 0.622459 = 0.377541\)。概率密度为
$$f = \frac{0.622459 \times 0.377541}{2} = 0.117493$$常见问题
尺度参数有什么作用?\(s\)越大,分布越分散,峰值越低;\(s\)越小,分布越尖锐。在\(x = \mu\)处取得的峰值密度等于\(1/(4s)\)。
\(\mu\)或\(x\)可以是负数吗?可以。\(x\)和\(\mu\)都可以取任意实数,只有\(s\)必须为正。
它与标准Logistic分布是什么关系?当\(\mu = 0\)、\(s = 1\)时,就得到标准Logistic分布;此时在\(x = 0\)处密度为0.25,两个累积概率均为0.5。