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输入计算

数学公式

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结果

百分位点 x
1.644853
对应指定累积概率的数值 x
标准化百分位点 z 1.644853

这个计算器的用途

本工具用于计算正态分布的百分位点(也称为分位数或临界值)。你只需输入一个累积概率,它就会返回分布坐标轴上的数值 \(x\),使得指定比例的概率落在该点之下(或之上)。它是正态累积分布函数(CDF)的逆运算。当均值为 0、标准差为 1 时,返回的就是大家熟悉的标准正态 \(z\) 值。这是放之四海皆准的纯数学,在任何地方计算结果都一致。

正态分布钟形曲线,显示阴影下尾面积 p 以及在横轴上标记的百分位点 x
百分位点 \(x\) 是阴影下尾面积等于累积概率 \(p\) 时所对应的值。

使用方法

先选择一种累积方式。如果你的概率指的是左尾面积 \(P(X \le x)\),就选择下侧累积 P;如果指的是右尾面积 \(P(X > x)\),则选择上侧累积 Q。输入一个严格介于 0 和 1 之间的概率值。接着填入分布的均值和标准差(标准正态分布请填 0 和 1)。计算结果会显示百分位点 \(x\) 及其标准化后的 \(z\) 分数。

公式详解

设 \(\Phi\) 为标准正态 CDF。第一步,把输入转换为左尾概率:下侧方式下 \(p_{\text{lower}} = P\),上侧方式下 \(p_{\text{lower}} = 1 - Q\)。第二步,求逆正态 CDF(probit 函数):\(z = \Phi^{-1}(p_{\text{lower}})\)。最后进行反标准化:

$$x = \mu + \sigma \cdot z$$

我们采用 Acklam 有理逼近法,并结合一步牛顿迭代精修,可达到约 \(1\mathrm{e}\text{-}9\) 的精度。

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两条钟形曲线,展示利用逆累积分布函数将累积概率 p 反向映射为分位数 x
逆正态累积分布函数将累积概率 \(p\) 映射回其对应的 \(x\) 值。

实例演算

采用上侧方式,\(Q = 0.025\),\(\mu = 100\),\(\sigma = 15\)。先转换:\(p_{\text{lower}} = 1 - 0.025 = 0.975\)。求分位数:\(z = \Phi^{-1}(0.975) \approx 1.959964\)。再反标准化:

$$x = 100 + 15 \times 1.959964 \approx 129.40$$

也就是说,该分布约有 2.5% 的概率落在 129.4 以上。

常见问题

为什么 \(z\) 有时会等于 \(x\)?只有在标准正态分布的情形下(\(\mu = 0\),\(\sigma = 1\))才会出现 \(x = z\)。

当 \(p = 0.5\) 时会怎样?在下侧方式下,分位数正好等于均值,因为此时 \(z = 0\)。

可以输入 0 或 1 吗?不可以。分位数在 0 处趋于 \(-\infty\),在 1 处趋于 \(+\infty\),因此概率必须严格介于 0 和 1 之间,且 \(\sigma\) 必须大于 0。

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