三、正态分布

三、正态分布

前面提到用均数和标准差可以描述正态分布资料的特征,那么什么是正态分布呢?我们可以根据表8-2的频数分布资料,绘制成图8-1的频数分布图。

图示

图8-1 频数分布图

可以设想,如果将观察人数逐渐增多,组段不断分细,图中直条将逐渐变窄,其顶端将逐渐接近于一条光滑的曲线,如图8-2,这条曲线称为频数曲线或频率曲线,略呈钟型、中间高、两侧逐渐降低且左右对称,近似数学上的正态分布。由于频率的总和等于100%或1,故横轴上曲线下的面积等于100%或1。

图示

图8-2 频数分布逐渐接近正态分布示意

(一)正态分布的特征

正态分布是一种很重要的连续型分布,应用广泛,有下列4个特征:

1.正态曲线在横轴上方均数处最高,左右两侧逐渐下降。

2.正态分布以均数为中心,左右对称。

3.正态分布有2个参数,即均数μ和标准差σ。μ是位置参数,决定了曲线左右移动的位置。σ是变异度参数,决定了曲线的形状,当μ恒定时,σ越大,表示数据越分散,曲线越“胖”;反之,曲线越“瘦”,如图8-3。常用N(μ,σ2)表示均数为μ、方差为σ2的正态分布。

4.正态曲线下面积分布有一定规律 μ±1σ范围内曲线下面积占总面积的68.27%;μ±1.96σ范围内,曲线下面积占总面积的95.00%;μ±2.58σ范围内,曲线下面积占总面积的99.00%,如图8-4。

图示

图8-3 不同σ的正态分布示意

图示

图8-4 正态曲线的面积分布规律

(二)标准正态分布(https://www.daowen.com)

为了应用方便,对任一正态分布N(μ,σ2),都可利用公式8-15进行变量变换,即将原点移到μ的位置,横轴以σ为单位,使正态分布变换为标准正态分布,用N(0,1)表示。式中的μ称为标准正态变量。

图示

(三)正态分布的应用

不少医学现象符合正态分布或近似正态分布,如同性别、同年龄儿童的身高、体重,正常成年男子的红细胞数、血红蛋白值、血压等,均符合正态分布,可以利用正态曲线下的面积规律估计医学正常值范围。如,某地调查正常成年男子144人的红细胞数,其分布为近似正态分布,均数图示=5.38×1012/L,标准差s=0.44×1012/L,计算其95%正常值范围

下限:图示-1.96s=5.38-1.96×0.44=4.52(1012/L)

上限:图示+1.96s=5.38+1.96×0.44=6.24(1012/L)

该地正常成年男子红细胞数的95%正常值范围为(4.52~6.24)×1012/L。

正态分布是很多统计方法的理论基础,如t分布、x2分布等,都是在正态分布的基础上推导出来的。