連續分布

常態(高斯)分配(normal/Gaussian distribution)

/ GOW-see-an /

量測數千名成人的身高,或反覆進行某項仔細測量時產生的微小誤差,直方圖幾乎總是呈現相同形狀:單一對稱的隆起,中間最厚,兩側均勻地變薄。這就是常態分配,著名的鐘形曲線——它是整個機率與統計中最重要的一個分配。

記作 X ~ Normal(mu, sigma^2)。兩個數就能完全決定它:平均 mu 決定峰值的位置(中心,也同時是中位數與眾數),標準差 sigma 決定鐘的寬度(sigma 小是又高又窄的尖峰,sigma 大是又低又平的散布)。其密度 f(x) = exp(-(x - mu)^2 / (2 sigma^2)) / (sigma sqrt(2 pi)) 以「負平方的指數」衰減,這就是為何尾部縮減得極快——極端值很罕見。曲線對 mu 完全對稱,因此 E[X] = mu,Var(X) = sigma^2。

常態分配之所以如此重要,是因為中央極限定理:當你把許多微小且獨立的效應相加或平均時,總和幾乎不論各部分本身的分配為何,都趨向常態形狀。這正是為何量測誤差、總和與平均如此常呈鐘形,也是常態成為預設模型、並成為大多數統計推論基礎的原因。一個誠實的提醒:真實資料的尾部往往比常態所預測的更肥,超出人們的預期,所以「在常態下極為罕見」的事件(股市崩盤、離奇量測)發生的頻率,比鐘形曲線所言更高。

成年男性身高可能是 Normal(mu = 175 公分, sigma = 7 公分)。峰值落在 175 公分,約三分之二的男性落在 175 +/- 7 公分(168 到 182),而 196 公分的身高——高於平均三個 sigma——很罕見,不到千分之一。

平均決定中心;標準差決定鐘的寬度。

第二個參數有時是變異數 sigma^2,有時是標準差 sigma——Normal(0, 4) 通常指變異數 4,即 sigma = 2,故須仔細辨明採用的慣例。

又称
Gaussian distributionbell curve常態分配高斯分配鐘形曲線