正态分布由兩個參數μ和σ确定,對任意一個服從N(μ,σ²)分布的随機變量X,經式1變換(随機變量的标準化變換)都可以轉換為μ=0和σ=1的标準正态分布
公式1
當μ和σ未知時,可以利用樣本均數x-和标準差s對數據進行标準化為式2,即:
公式2
實際應用中,經z變換可把求解任意一個正态分布曲線下面積的問題,轉化成标準正态分布曲線下相應的面積問題。附表給出了标準正态分布曲線下z值左側尾部面積,利用标準正态分布可求出原始變量X在任意區間的概率值。
由于标準正态分布曲線以0為中心左右兩側完全對稱,故表中隻列出了z值的負數部分,當z>0時可以使用:
Φ(z)=1-Φ(-z)
z在區間(z1,z2)的概率計算公式為:
P(z1<z<z2)=Φ(z2)-Φ(z1)
标準正态分布曲線下面積示意圖
例題1若X~N(μ,σ²),試計算X取值在區間μ±1.96σ上的概率。先做标準化變化,求X所對應的z值,根據公式1計算
通過查附表1,由兩式可得
即X的取值在區間μ±1.96σ上的概率為95%。
附表1
例題2已知某地140名正常成年男子紅細胞計數近似服從正态分布,Xˉ=4.78×10¹²/L, S=0.38×10¹²/L,試估計:①該地正常成年男子紅細胞計數在4.0×10¹²/ L以下者占該地正常成年男子總數的百分比。②紅細胞計數在4.0×10¹²/L~5.5×10¹²/L者占該地正常成年男子總數的百分比。
估計紅細胞計數在某個範圍内的人數占總人數的比例,可以轉化為求此區間内正态分布曲線下面積問題。
(1)将X=4.0代入公式2得
于是問題轉化成了求标準正态分布z值小于-2.05的概率,查附表1得Ф(-2.05) =0.0202,表明該地成年男子紅細胞計數低于4×10¹²/L者約占該地正常成年男子總數的2.02%。
(2)分别計算X1=4.0和X2=5.5所對應的z值
表明紅細胞計數在4.0×10¹²~5.5×10¹²/L者約占該地正常成年男子總數的95.04%。
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