正态概率纸
特殊的坐标纸
正态概率纸(normal probability paper)是一种特殊的坐标纸。其横坐标是普通算术尺度,纵坐标是与百分率对应的几率单位尺度,它可用于正态性检验等,是正态性检验的较简便的方法,但这种方法并不精确。
简述
正态概率纸是一种具有特殊刻度的坐标纸,它能使正态变量的取值x和对应的分布函数值F(x)组成的数对(x,F(x))在这张概率纸上呈现出一条直线。众所周知在一般直角坐标系中,正态分布函数的图形是一条曲线,而且不少分布函数的图形也有类似的形状,因此从曲线形状上来判断正态性非常困难,而在正态概率纸上,只有正态分布函数的图形是直线,其他分布函数的图形是曲线,这就大大提高了判断正态分布的能力。
利用正态概率纸对质量数据进行分析,与直方图相比具有信息量大、解决问题更迅速的优点,特别适宜在现场使用。
利用正态概率纸来检验总体的正态性,方法简易、直观,不过结论往往比较粗略,有时,作结论时不同人员还可能发生争议,尽管如此,此法仍有较大的实用价值。
构造原理
设总体X有分布函数: 表示正态分布族,需要检验假设 。
这里,μ和σ2均为未知参数,在原假设为真时,通过中心化变换
即:
服从正态N(0,1)。函数u(x)是x线性函数,在[x,u(x)]直角坐标平面上是一条直线,这条直线过点(μ,0),且斜率为1/σ。
为了便于应用,在平面上不标出点,而直接标出,我们以横轴上的刻度表示x;在纵轴上,先刻出u的刻度(均匀),而后根据u的值,从正态N(0,1))分布表中查出对应的分布函数φ(u),刻在u的位置上(不均匀)。例如在u=2的位置上刻上97.72(%),u=1的位置上刻上84.13(%),u=0的位置上刻上50(%)等。然后把u的刻度抹去,留下x与F(%)的刻度就构成一张正态概率图纸。由于正态分布在中连续变化,而又不能在图纸上表出的点,所以常用的正态概率纸的纵辅刻摩隔千从0.01到99.99。
使用步骤
1、收集数据作频数分布表
2、计算经验分布概率。
3、在正态概率纸上确定横坐标,确定原则与作直方图时相同。
4、在横坐标上确定各组组中值的位置,相对应在纵坐标上确定分布概率值,二者一一对应得到若干个点,连接各点画成直线或曲线。
5、计算和分析。
1).各点连接,若近似为一条直线,说明基本符合正态分布,若呈曲线则说明不符合正态分布;
2).直线与对应纵坐标50%的水平线相交点的横坐标刻度值即为;
3).直线与对应纵坐标84%(σ)的水平线相交点的横坐标刻度值与的差即为标准偏差S。
用途
频率直方图相比,使用正态概率纸免去大量的计算工作,所以,在判断统计数据是否服从正态分布时,可以用正态概率纸代替频率直方图。正态概率纸除了用来判断统计数据是否服从正态分布外,还用于:
①检查统计数据中是否存在离群值
②求样本总体平均值μ和总体标准偏差σ的估计值;
③求统计数据的极差R;
④求过程能力指数Cp和Cpk;
⑤估计不合格品率;
⑥求偏移量ε和公差中心M。
参考资料
Appendix H - Optimal Acceptance Standards for Statistical Construction Specifications, - FHWA-RD-02-095 .U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration.2016-08-03
最新修订时间:2023-10-18 14:14
目录
概述
简述
构造原理
参考资料