z 分数计算器

输入正态分布的平均值与标准差,然后选择要求解的内容。结果给出 z 分数、落在所选范围内的比例,以及每一步的计算过程。

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分布的平均值。

数值的离散程度。必须大于0。

要放入分布中的数值。

结果

数值的比例 — 分布落在所选范围内的百分比。
该百分位对应的值 — 数值 x = μ + zσ。
分布的其余部分 — 1减去范围内的比例,以百分数表示。
z 分数 — 对于一个数值,是它的 z 分数;对于百分位,是该百分位的 z 值。
第二个数值的 z 分数 — 用于两个数值之间的范围。

计算过程

此工具在您的浏览器中运行。您输入的内容不会发送给我们。

使用方法

  1. 选择 求解内容:低于某个值、高于某个值、介于两个值之间的比例,或某个百分位对应的值。
  2. 输入正态分布的 平均值 μ 和 标准差 σ。
  3. 输入 数值 x;求范围时输入 第二个数值 x₂;求百分位对应的值时输入 百分位。
  4. 读取 数值的比例 或 该百分位对应的值,再查看 计算过程。

z 分数的计算

z 分数表示一个数值高于或低于平均值多少个标准差:z = (x − μ) ÷ σ。z 分数为0即为平均值,z 分数为1.5则比平均值高一个半标准差。

当数值服从正态分布时,低于某数值的比例为 Φ(z),其中 Φ 是标准正态分布函数。Φ(1.96) = 0.9750,因此 z 为1.96的数值下方,占全部数值的97.5%。

z = (x − μ) ÷ σ
低于 x 的比例 = Φ(z)
介于 x₁ 与 x₂ 之间的比例 = Φ(z₂) − Φ(z₁)
百分位 p 对应的值 = μ + Φ⁻¹(p) × σ

百分位与百分位对应的值

百分位是分布中有给定比例的数值位于其下方的那个值。例如第90百分位,其下方有90% 的数值。计算器先用 Φ 的反函数求出它的 z 值,再用平均值和标准差把它换算为数值。

对于正态分布,结果是精确的。但真实数据很少精确服从正态分布,尤其是在尾部,因此在依赖某个百分位之前,请先确认数据大致呈钟形。

本计算器不涵盖的内容

  • 偏态数据,如收入或等待时间。对这些数据,应使用数据本身的百分位,而不是正态曲线。
  • 由样本估计的平均值或标准差的不确定性。这由置信区间计算器处理。
  • 检验数据是否服从正态分布,以及正态分布以外的其他分布。

示例:平均值70、标准差8的考试分数

得分82的 z 分数为 z = (82 − 70) ÷ 8 = 1.5000。Φ(1.5) = 0.933193,因此93.32% 的成绩低于82分。

第90百分位的得分为80.2524:该百分位对应的 z 值为1.28155,70 + 1.28155 × 8 = 80.2524。

常见问题

什么是 z 分数?

z 分数是一个数值与平均值的距离,以标准差为单位计量。z 分数为 +2表示该数值比平均值高两个标准差;z 分数为负则表示它位于平均值之下。

正态分布中,距平均值一个或两个标准差之内各占多少比例?

约68.27% 的数值落在平均值一个标准差之内,约95.45% 落在两个标准差之内,分别由 Φ(1) − Φ(−1) 和 Φ(2) − Φ(−2) 得出。这些比例与平均值和标准差无关。

为什么第90百分位对应的是 z = 1.28,而不是0.9?

z 分数是以标准差计量的距离,而不是概率。第90百分位是使正态分布在其左侧占90% 的 z 值,即1.2816。0.9则是概率本身。

应使用总体标准差还是样本标准差?

请使用您所描述的那个分布的标准差。对于样本,样本标准差是常用的估计值,此时 z 分数是把样本当作整个总体来描述的。

这个计算器能用于非正态的数据吗?

只能作粗略参考。结果对正态分布是精确的。对于收入这类偏态数据,低于某值的比例可能相差很大,数据本身的百分位更可靠。

我输入的数字会被发送到服务器吗?

不会。计算在您的浏览器中进行,您输入的数字和结果都不会发送到我们的服务器,页面也不会保存它们。

资料来源

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