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输入计算

数学公式

Show calculation steps (2)
  1. Lower CDF P(X ≤ x)

    Lower CDF  P(X ≤ x): Logistic分布计算器

    z = (x - mu)/s; lower cumulative probability

  2. Upper CDF P(X > x)

    Upper CDF  P(X > x): Logistic分布计算器

    z = (x - mu)/s; upper cumulative probability = 1 - F(x)

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结果

概率密度 f(x)
0.196612
密度(无量纲)
Lower cumulative probability P(X ≤ x) 0.731059
Upper cumulative probability P(X > x) 0.268941

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。

关于均值对称的钟形逻辑斯谛 PDF 曲线
逻辑斯谛概率密度函数(PDF)呈对称的钟形,以位置均值为中心。

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。

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S 形逻辑斯谛 CDF 从 0 升至 1,将面积分为下侧概率和上侧概率
CDF 给出下侧概率 P(X≤x);剩余面积为上侧概率 P(X>x)。

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。

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