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输入计算

分布范围 a ~ b
a ≤ b

数学公式

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结果

f(x) at x = 5 (midpoint of [a, b])
0.166667
interval width b - a = 6
x f(x)
0 0
0.1 0
0.2 0
0.3 0
0.4 0
0.5 0
0.6 0
0.7 0
0.8 0
0.9 0
1 0
1.1 0
1.2 0
1.3 0
1.4 0
1.5 0
1.6 0
1.7 0
1.8 0
1.9 0
2 0.166667
2.1 0.166667
2.2 0.166667
2.3 0.166667
2.4 0.166667
2.5 0.166667
2.6 0.166667
2.7 0.166667
2.8 0.166667
2.9 0.166667
3 0.166667
3.1 0.166667
3.2 0.166667
3.3 0.166667
3.4 0.166667
3.5 0.166667
3.6 0.166667
3.7 0.166667
3.8 0.166667
3.9 0.166667
4 0.166667
4.1 0.166667
4.2 0.166667
4.3 0.166667
4.4 0.166667
4.5 0.166667
4.6 0.166667
4.7 0.166667
4.8 0.166667
4.9 0.166667
5 0.166667
5.1 0.166667
5.2 0.166667
5.3 0.166667
5.4 0.166667
5.5 0.166667
5.6 0.166667
5.7 0.166667
5.8 0.166667
5.9 0.166667
6 0.166667
6.1 0.166667
6.2 0.166667
6.3 0.166667
6.4 0.166667
6.5 0.166667
6.6 0.166667
6.7 0.166667
6.8 0.166667
6.9 0.166667
7 0.166667
7.1 0.166667
7.2 0.166667
7.3 0.166667
7.4 0.166667
7.5 0.166667
7.6 0.166667
7.7 0.166667
7.8 0.166667
7.9 0.166667
8 0.166667
8.1 0
8.2 0
8.3 0
8.4 0
8.5 0
8.6 0
8.7 0
8.8 0
8.9 0
9 0
9.1 0
9.2 0
9.3 0
9.4 0
9.5 0
9.6 0
9.7 0
9.8 0
9.9 0
10 0

什么是均匀分布计算器?

连续均匀分布描述的是这样一个随机变量:它在区间 [a, b] 内取任意值的可能性都相同。本计算器会在该区间上计算三个相关函数:概率密度 \(f(x)\)、左侧累积概率 \(P(x)\)(即累积分布函数 CDF),以及右侧累积概率 \(Q(x)\)(即生存函数)。同时,它还会按一系列 \(x\) 取值生成一张数值表,方便你绘制所选函数的曲线。

使用方法

首先选择要计算的函数(概率密度 \(f\)、左侧累积概率 \(P\) 或右侧累积概率 \(Q\))。然后输入区间端点 \(a\) 和 \(b\)(需满足 \(a < b\))。接着设置步进参数:\(x\) 的初始值、每次迭代递增的步长,以及重复次数(即一共生成多少个 \(x\) 取值)。结果框会显示函数在区间 [a, b] 中点处的取值,表格则列出整个步进过程中每一组 \((x, \text{取值})\) 数据。

公式解析

设区间宽度为 \(w = b - a\)。在支撑区间内密度为常数:当 \(a \le x \le b\) 时 \(f(x) = 1/w\),区间外则为 0。 $$f(x) = \begin{cases} \dfrac{1}{\text{b} - \text{a}}, & \text{a} \le x \le \text{b} \\[0.6em] 0, & \text{otherwise} \end{cases}$$ 左侧累积概率从 \(a\) 处开始累积面积:\(P(x) = (x - a)/w\),在 \(a\) 以下截断为 0、在 \(b\) 以上截断为 1。 $$P(x) = \begin{cases} 0, & x < \text{a} \\[0.6em] \dfrac{x - \text{a}}{\text{b} - \text{a}}, & \text{a} \le x \le \text{b} \\[0.6em] 1, & x > \text{b} \end{cases}$$ 右侧累积概率是它的补:\(Q(x) = (b - x)/w\),在 \(a\) 以下截断为 1、在 \(b\) 以上截断为 0。 $$Q(x) = \begin{cases} 1, & x < \text{a} \\[0.6em] \dfrac{\text{b} - x}{\text{b} - \text{a}}, & \text{a} \le x \le \text{b} \\[0.6em] 0, & x > \text{b} \end{cases}$$ 由于二者合起来覆盖了整个密度,因此处处满足 \(P(x) + Q(x) = 1\)。计算器还会对 \(a = b\)(宽度为零)这一退化情形做防护,避免出现除以零的错误。

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Lower cumulative probability shown as the shaded left portion of the uniform rectangle from a to a point x.
Lower CDF P(x) is the shaded area from a up to x; upper CDF Q(x) is the remaining area to b.
Flat rectangular probability density function of a continuous uniform distribution on interval a to b at constant height 1 over b minus a.
The uniform PDF is a flat rectangle of constant height 1/(b−a) over [a, b].

实例演算

取 \(a = 2\)、\(b = 8\),则宽度 \(w = 6\)。在 \(x = 5\)(中点)处: $$f(5) = \frac{1}{6} \approx 0.16667$$ $$P(5) = \frac{5 - 2}{6} = 0.5$$ $$Q(5) = \frac{8 - 5}{6} = 0.5$$ 验证了 \(P + Q = 1\)。在 \(x = 0\)(位于 \(a\) 以下)时,密度为 0,\(P = 0\),\(Q = 1\)。在 \(x = 8\)(区间上端)时,\(P = 1\),\(Q = 0\)。

常见问题

为什么密度值会大于 1?密度并不是概率,而是单位长度上的概率。当区间很窄时,\(1/(b - a)\) 可能超过 1,但曲线下的总面积仍然等于 1。

如果 a 等于 b 会怎样?此时宽度为零,密度无定义(趋于无穷大),而累积函数则退化为一个阶跃。计算器会将这种情况标记为无效输入。

步长可以是负数吗?可以。负的步长会让 \(x\) 从大到小递减扫描;即便如此,公式在 [a, b] 区间外仍会被正确截断。

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