特殊函数

余误差函数(complementary error function)

/ the symbol erfc is read 'erf-see' /

当你关心的是罕见事件——比如一次测量远在钟形曲线尾部的概率——你想要的是那一小块剩余面积,而不是主体。把两个都接近 1 的数相减来得到一个极小的结果,在数值上很危险。余误差函数直接且精确地给出那块尾部面积。它就是剩下的部分:erfc(x) = 1 减 erf(x)。

等价地,erfc(x) = (2 除以 根号 pi) 乘 从 x 到无穷对 e^{-t^2} dt 的积分——高斯钟形曲线在 x 之外(而非到 x 为止)下方的面积。于是 erfc(0) = 1,erfc(无穷) = 0,两个函数之和恒为 erf(x) 加 erfc(x) = 1。对大的 x,尾部衰减极快,渐近估计为 erfc(x) 约等于 e^{-x^2} 除以 (x 乘 根号 pi);这立刻告诉你一个远端值有多罕见。erfc 之所以单独成名,原因在于数值:对大 x 计算 1 减 erf(x) 几乎丢光全部有效数字,而专门的 erfc 例程能保持全精度。

erfc 是表达正态分布尾部概率的标准方式,因此它支撑着通信中的 Q 函数(误码概率)、可靠性与生存分析,以及任何最坏情况下的噪声预算。它也描述扩散前沿尚未抵达材料深处的情形。每当关心的量是「超过这个阈值的有多少」,正确工具就是 erfc 而非 erf。

erfc(2) 约等于 0.00468,即 x = 2 之外的微小高斯尾部。快速渐近估计 e^{-4}/(2 乘 根号 pi) 约等于 0.00517——量级正确,并随 x 增大而更准。

对尾部数值,直接计算 erfc 优于构造 1 减 erf,后者会把有效数字抵消殆尽。

erfc 与 erf 携带相同信息(二者之和为 1);erfc 主要为尾部精度而存在,因为在那里 1 减 erf(x) 会发生灾难性相消。

又称
erfc互补误差函数erfc 函数