20-3 正态分布由“μ”和“б”决定
一般的正态分布,可以从标准正态分布中轻而易举地获得,只要把图表按照以下步骤进行变形即可。
步骤1: 以y轴为中心,向左右两侧延伸б倍(б希腊字母,读作“西格马”)。为了满足标准化条件(面积之和为1),各部分的高度需为б分之1。
步骤2: 横向平行移动,直到对应函数顶点的x 坐标为μ(希腊字母,读作“缪”)为止。
现在,针对μ和б的作用进行说明。
μ是概率分布的平均值。 换言之,即为“挑担人偶的平衡支点”。由于其左右对称的,因此位于函数图像的顶点位置。而б是被称为标准偏差 的指标,表示分布中的“分散”“扩大” 的程度。
接下来,用形象的方式来说明“分散”“扩大”的概念。由于平均值μ位于概率分布图顶点的位置,因此,最容易观察到数值。因而,如果被问到“你能预言可以观察到什么吗”的时候,回答“我可以预言在‘μ附近’”,是比较稳妥的。但是,若说这个预言的准确度如何,则要依存于“分散”“扩大”的程度。如果是分布的状态为山顶高、山脚低,那么由于μ附近的数值容易被观察到,则预言的准确度相对较高。但如果分布的状态为山顶低、山脚高,那么反而会观察到,远离μ的数值出现的频率高。因此,偏离预言的可能性就会增高,导致准确度降低。
也就是说,我们可以想象为,标准偏差б表示的是“从观察值的平均值中,误差/偏差的程度”的指标。 本书后面不对标准偏差进行更深入的探讨,如果想了解更多内容,可以参考相关书目《完全自学 统计学入门》(详见参考文献⑨)。
那么,只要确定μ和б,就能决定一个一般的正态分布。 尤其是标准正态分布,它对应μ=0、б=1。
用б=2、μ=3来举例说明上述内容,则如图表20-3 所示。
图表20-3 一般的正态分布
上方部分为标准正态分布的分布图,顶点在x =0的位置,扩大宽度为1。下方左侧的图像为,将该标准正态分布向左右两侧扩大2倍之后得到的图像。此时,函数图像的倾斜度稍微平缓了一些。为了保证总面积为1,其对应的x 位置的高度同样需要变为1/2。通过这个操作,可以得出标准偏差б=2的正态分布(平均值μ保持为0不变)。下方右侧的图为,将该图像向右平行移动+3后得到的图像。那么顶点自然变为了x =3所对应的位置。通过这个操作,可以得出平均值μ=3的正态分布。按照这样的方式,可以得到μ=3、б=2的正态分布的概率分布图。
综上,可以得出以下结论:
一般正态分布的性质
・只要赋予平均值μ和标准偏差б,就能确定一个正态分布。
・μ的含义为分布的平均值。 表示为图表的顶点位置,因此也是挑担人偶的平衡支点。
・б表示分布的标准偏差。 即表示图表左右扩大多少,其含义是分布的“扩大”“分布”。
・标准正态分布是指μ=0、μ=1的情况。平均值μ、标准偏差б的正态分布的分布图,是在不改变标准正态分布的分布图面积的情况下,左右延长б倍,y方向延长1/б倍,并且只在x 方向上平行移动μ。
