Excel之道-正態分佈

NORM.S.DIST 函數(Excwl2013以下為NORMDIST,用法參數相同)

返回標準正態分佈函數(該分佈的平均值為 0,標準偏差為 1)。可以使用此函數代替標準正態曲線面積表。

語法 - 標準正態分佈

NORM.S.DIST(z,cumulative)

NORM.S.DIST 函數語法具有下列參數:

  • Z 必需。 需要計算其分佈的數值。

  • cumulative 必需。 Cumulative 是決定函數形式的邏輯值。 如果 cumulative 為 TRUE,則 NORMS.DIST 返回累積分佈函數;如果為 FALSE,則返回概率密度函數。

備註

  • 如果 z 是非數值的,則 NORM.S.DIST 返回 錯誤值 #VALUE!。

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  • 標準正態分佈密度函數的公式為:

正態分佈Normal distribution)又名高斯分佈Gaussian distribution),是一個在數學、物理及工程等領域都非常重要的概率分佈,在統計學的許多方面有著重大的影響力。正態曲線呈鍾型,兩頭低,中間高,左右對稱因其曲線呈鐘形,因此人們又經常稱之為鐘形曲線。若隨機變數X服從一個數學期望為μ、方差為σ^2的正態分佈,記為N(μ,σ^2)。其概率密度函數為正態分佈的期望值μ決定了其位置,其標準差σ決定了分佈的幅度。當μ=0,σ=1時的正態分佈是標準正態分佈。

正態分佈有一個非常重要的性質:在特定條件下,大量統計獨立的隨機變數的和的分佈趨於正態分佈,這就是中心極限定理。中心極限定理的重要意義在於,根據這一定理的結論,其他概率分佈可以用正態分佈作為近似

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  • 參數為n和p的二項分佈,在n相當大而且p不接近1或者0時近似於正態分佈(有的參考書建議僅在np與n(1 − p)至少為5時才能使用這一近似),近似正態分佈平均數為μ = np且方差為σ2 = np(1 − p)。

  • 一泊松分佈帶有參數λ當取樣樣本數很大時將近似正態分佈λ,近似正態分佈平均數為μ = λ且方差為σ2 = λ。

在實際應用上,常考慮一組數據具有近似於正態分佈的概率分佈。若其假設正確,則約68%數值分佈在距離平均值有1個標準差之內的範圍,約95%數值分佈在距離平均值有2個標準差之內的範圍,以及約99.7%數值分佈在距離平均值有3個標準差之內的範圍。稱為"68-95-99.7法則"或"經驗法則"。

例子1:測量誤差:某飲料公司裝瓶流程嚴謹,每罐飲料裝填量符合平均600毫升,標準差3毫升的常態分配法則。隨機選取一罐,容量超過605毫升的概率?容量小於590毫升的概率?

容量超過605毫升的概率 = p ( X > 605)= p ( ((X-μ) /σ) > ( (605 – 600) / 3) )= p ( Z > 5/3) = p( Z > 1.67) = 1-p( Z <= 1.67)=0.04779

容量小於590毫升的概率 = p (X < 590) = p ( ((X-μ) /σ) < ( (590 – 600) / 3) )= p ( Z < -10/3) = p( Z < -3.33) = 0.0004

例子2:假設某校入學新生的智力測驗平均分數與方差分別為100與12。那麼隨機抽取50個學生,他們智力測驗平均分數大於105的概率?小於90的概率?

本例沒有常態分配的假設,還好中心極限定理提供一個可行解,那就是當隨機樣本長度超過30,樣本平均數xbar近似於一個常態變數,因此標準常態變數Z = (xbar –μ) /σ/ √n。

平均分數大於105的概率 = p(Z> (105 – 100) / (12 /√50))= p(Z> 5/1.7) = p( Z > 2.94) = 0.0016

平均分數小於90的概率 = p(Z< (90 – 100) / (12 /√50))= p(Z < 5.88) = 0.0000

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