正態分佈(DSE M1):鐘形曲線的性質

正態分佈 X ~ N(μ, σ²) 是連續分佈,其曲線呈鐘形並關於平均值 μ 對稱。平均值、中位數及眾數相等,標準差 σ 決定曲線的扁平程度,而曲線下的總面積為 1。概率就是曲線下的面積。

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σ 由 4 增至 16 時的 N(50, σ²)。曲線始終以 50 為中心,面積保持為 1,所以愈闊便愈矮。 自己試試 →

正態分佈的性質

記法X ~ N(μ, σ²):平均值 μ,標準差 σ
對稱性P(X < μ − a) = P(X > μ + a), P(X < μ) = 0.5
總面積曲線下的面積 = 1
單一數值P(X = x₁) = 0, so P(X ≤ x₁) = P(X < x₁)
密度函數f(x) = (1 / (σ√(2π))) e−(x − μ)² / (2σ²)

正態分佈的定義及性質例題詳解

例題 1:運用對稱性

X ~ N(50, 8²),且 P(X < 58) = 0.8413。求 P(X > 58)、P(X < 42) 及 P(42 < X < 58)。

  1. P(X > 58) = 1 − 0.8413 = 0.1587
  2. 42 和 58 與平均值的距離同為 8,由對稱性得 P(X < 42) = P(X > 58) = 0.1587
  3. P(42 < X < 58) = 1 − 2(0.1587) = 0.6826

答案: 0.1587, 0.1587, 0.6826

例題 2:比較兩條正態曲線

兩個正態分佈的平均值同為 50,其中一個的標準差為 4,另一個為 16。試描述兩條曲線的分別。

  1. 兩者都關於 x = 50 對稱,面積同為 1。
  2. σ = 4 的曲線較高較窄:數值集中在 50 附近。
  3. σ = 16 的曲線較扁較闊:數值較為分散。

答案: 中心相同;σ 愈小,曲線愈高愈窄。

💡 應試陷阱與秘訣 (DSE 奪星陷阱)

⚠️ N(μ, σ²) 寫的是方差N(50, 64) 的標準差是 8,而不是 64。標準化之前須先開方。
⚠️ 概率是面積,不是高度曲線在某點的高度並不是概率。連續變量的 P(X = x) 為 0,只有區間才有概率。

✏️ 自我測試:互動練習

溫習方法:點擊以下任何題目,即時在坐標網格載入並核對計算步驟。

(σ 的影響)在同一坐標軸上畫出 N(60, 5²) 與 N(60, 10²) 的曲線並作比較。
(對稱性)X ~ N(100, 15²),且 P(X > 120) = 0.0912。求 P(80 < X < 120)。
(連續變量)解釋為何對正態變量而言 P(X ≤ 70) 與 P(X < 70) 相等。

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