확률분포 계산기
정규·t·카이제곱·F·지수·이항·포아송 분포의 확률과 분위수를 먼 꼬리까지 정확하게 계산하고, 해당 영역을 그래프에 칠해 보여 줍니다.
브라우저에서 불완전 감마·베타 함수로 계산하며, 분포에서 값이 작은 쪽에서 평가하므로 먼 꼬리에서도 정밀도가 유지됩니다.
사용법
- 분포를 고르고 매개변수를 채우세요. 정규분포는 평균과 표준편차, t와 카이제곱은 자유도, 이항분포는 n과 p입니다.
- 확률을 구하려면 사건(이하, 미만, 이상, 초과, 사이, 정확히)을 고르고 x, 또는 a와 b를 넣습니다.
- 임계값을 구하려면 확률로 x 구하기로 바꿔 p를 넣고 아래쪽 꼬리, 위쪽 꼬리, 가운데 구간 중 하나를 고릅니다.
- 개수 분포에서는 이상인지 초과인지 확인하세요. 도구는 표현 그대로 끝점을 다룹니다.
- 칠해진 그래프를 보고 원하는 영역을 물었는지 확인하세요.
자세한 설명
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분포를 고르고 매개변수를 넣은 뒤, 값을 주면 확률을 구하고(P(X ≤ x), P(X ≥ x), P(a ≤ X ≤ b) 등), 확률을 주면 그 확률을 잘라 내는 값을 구합니다(아래쪽 꼬리, 위쪽 꼬리, 가운데 구간). 정규, t, 카이제곱, F, 지수 분포와 개수를 세는 이항, 포아송 분포를 다루며, 통계 교재 뒤쪽의 인쇄된 표를 대신합니다. 정규분포 97.5%의 1.960, 자유도 10인 t의 2.228, 자유도 1인 카이제곱의 3.841이 모두 표에 인쇄된 대로 나옵니다. 간단한 계산기보다 신중한 점이 두 가지 있습니다. 모든 확률을 분포에서 값이 작은 쪽에서 불완전 감마나 베타 함수로 계산하고, 1에 가까운 값에서 빼는 식으로 구하지 않습니다. 그래서 표준정규가 8.3을 넘을 확률 5.2 × 10⁻¹⁷이 0으로 반올림되지 않고 유효숫자를 모두 유지하며, 표준편차 수백 배 떨어진 이항 개수도 마찬가지입니다. 또 개수 분포에서는 끝점을 제대로 다룹니다. n = 10, p = 0.3인 이항분포에서 P(X ≥ 3)은 0.617, P(X > 3)은 0.350으로, 연속변수용 공식으로는 이 차이가 조용히 사라집니다. 개수 분포의 분위수는 목표 확률에 정확히 맞는 값이 대개 없으므로 scipy와 R이 쓰는 정의, 즉 누적확률이 목표에 도달하는 가장 작은 값을 따릅니다. 연속분포의 분위수는 10⁻¹² 같은 확률에서도 완전한 정밀도로 구합니다. 답을 scipy의 분포 함수에 되돌려 넣어 확인해 보니, scipy의 역함수가 다섯째 자리에서 흔들리는 곳에서도 이쪽이 더 정확했습니다. 그래프는 묻는 영역을 칠해 보여 줍니다. 평균과 표준편차도 보여 주며, 자유도 1인 t처럼 존재하지 않는 경우에는 정의되지 않음으로 표시합니다.
자주 묻는 질문
P(X ≥ 3)과 P(X > 3)이 왜 다른가요?
개수는 정확히 3일 수 있기 때문입니다. 이항이나 포아송 변수에서 P(X ≥ 3)은 3의 확률을 포함하고 P(X > 3)은 포함하지 않습니다. n = 10, p = 0.3이면 그 한 값이 확률 0.267을 차지합니다. 연속변수에서는 한 값의 확률이 0이라 둘이 같습니다.
아주 작은 확률은 얼마나 정확한가요?
먼 꼬리에서도 유효숫자 약 12자리까지 정확합니다. 각 꼬리를 직접 계산합니다. 정규분포의 위쪽 꼬리는 불완전 감마 함수로, 이항분포의 위쪽 꼬리는 불완전 베타 함수로 구하며, 아래쪽 꼬리를 1에서 빼지 않습니다. 그렇게 하면 답이 10⁻¹⁶ 아래로 내려가는 순간 모든 자릿수를 잃기 때문입니다. 값은 10⁻²⁹³ 부근의 확률까지 범위 전체에서 scipy와 비교했습니다.
이산분포의 분위수는 무엇인가요?
누적확률이 정확히 p인 개수는 보통 없으므로, 누적확률이 p 이상인 가장 작은 k를 돌려주는 것이 관례입니다(위쪽 꼬리는 위쪽 꼬리 확률이 p 이하인 가장 작은 k). scipy의 ppf와 isf, R의 qbinom과 qpois가 돌려주는 값이며, 이 도구도 이를 따릅니다.
어떤 설정에서는 왜 평균이 정의되지 않나요?
평균을 정의하는 적분이 수렴하지 않기 때문입니다. 자유도 1인 t 분포, 즉 코시 분포는 평균이 없고, 자유도 2 이하에서는 분산이 무한대입니다. F 분포는 분모 자유도가 2보다 커야 평균이, 4보다 커야 분산이 있습니다. 도구는 의미 없는 숫자를 찍는 대신 이를 표시합니다.
양측 검정에는 어떤 임계값이 필요한가요?
5% 양측 검정이라면 가운데 95% 구간, 또는 같은 뜻으로 p = 0.025의 위쪽 꼬리 값을 쓰세요. 1.960과 2.228이 여기서 나옵니다. 5% 단측 검정이라면 p = 0.05의 위쪽 꼬리를 쓰며, 정규분포에서는 1.645입니다.
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