如何在Excel中创建正常分布的随机数

2017-12-04

什么是正常分布?

从纯粹的数学角度来看,一个普通的分布(也称为高斯分布)是具有以下概率密度函数的任何分布。

正态分布-概率-密度-函数如何在Excel中创建一个正态分布随机数集

其中μ(mu)是平均值和σ(sigma)是标准偏差。

正常分布概率密度函数在Excel中

它也被称为钟形曲线因为这个概率分布函数看起来像钟形曲线。正态分布有一个众所周知的性质即99.7%的正态概率密度曲线下的面积落在离均值3个标准差的范围内。为了在Excel中画出这个函数我们需要一系列x值(μ3σ,μ+ 3σ)

这是Excel中正态分布的概率密度函数。

=1/SQRT.2*π()*STDDEV.^2)))*经验值-1*X-的意思是^2/2*STDDEV.^2)))

  • X- 这是任何实数。
  • 的意思是- 这是正常分布式随机变量的平均值。
  • STDDEV.这是正态分布随机变量的标准差。

绘制正常概率密度函数

表 -  X-and-fx值 - 从正常概率 - 密度 - 函数如何在Excel中创建正常分布的随机数

我们可以在Excel中通过建立一个有两列值的表格来绘制正态概率密度函数。

  • X- 这是我们的X轴上的一系列实数,我们将评估我们的正常密度函数。
  • f(x)- 这是我们在X的正常密度函数的结果。

正常分布概率 - 密度 - 函数 - 图表如何在Excel中创建正常分布的随机数

如果我们选择我们的表,然后到插入选项卡,然后选择一个线条图表来自图表部分。我们可以看到结果是一个漂亮的钟形曲线,围绕平均值。

在Excel中创建一个正态分布随机数集

是否有可能在Excel中创建一组正态分布的值?是的,它是,但我们需要看看累积分布函数F(x)=P(x <=x)及其逆函数。这是分布中的随机值小于给定值x的概率。如何在Excel中创建随机数的正态分布集

这个公式涉及到微积分,不过幸好是Excel规范。经销功能将对我们进行此计算。

=规范。经销X的意思是STDDEV.真正的

  • X-这是分布中的任意数。
  • 的意思是- 这是正态分布的平均值。
  • STDDEV.- 这是正常分布的标准偏差。
  • 真正的- 这是常规输入的预定义输入,它告诉Excel计算累积分布。

正常累积分布 - 函数图如何在Excel中创建正常分布的随机数

我们还可以以类似的方式与概率密度函数相似并创建一个线条图表来自图表部分插入标签。

请注意y轴这个图表来自0到1.这是概率值,并且表示从我们的正态分布小于或等于给定值的随机值的概率。

举个例子,F(0)=50%正态分布中的随机值低于0的概率是50%正态分布中的随机值低于0的概率是50%

从这个图中,我们也可以从概率开始y轴从我们的正常分布中获得价值X轴.这是呼叫函数的倒数。

如果我们从0.8在这一点y轴然后水平跟进,直到我们击中图表,然后垂直移动我们将到达0.788在这一点X轴.这意味着0.788是0.8。

利用反函数我们就能得到一组正态分布的随机值。我们将使用兰德()函数在我们的y轴上生成0到1之间的随机值,然后恢复它规范。发票函数将导致我们在x轴上的随机正常值。

=规范。发票兰特(),的意思是STDDEV.

  • 的意思是- 这是正态分布的平均值。
  • STDDEV.- 这是正常分布的标准偏差。

直方图 -  1000个随机正常值如何在Excel中创建正常分布的随机数

如果我们做这个计算1,000我们可以用一个绘制它直方图图表,我们开始看到钟形曲线出现。

直方图 -  10000随机正常值如何在Excel中创建正常分布的随机数

10,000值,分布变得更加清晰。

直方图-100000-随机正常值如何在Excel中创建正常分布的随机数

事实上,因为大数定律,我们创建的这些随机生成的正常值越多,我们的图表就越接近钟形。

Box Muller法生成随机正态值

盒式竖框方法依赖于定理U1.U2.是均匀的随机变量在间隔(0,1)中均匀分布Z1Z2将是独立的随机变量,具有标准正态分布(均值= 0,标准差= 1)。

Box-Muller-Formulas如何在Excel中创建正常分布的随机数

我们很容易能够在Excel中创建这些公式U1 = rand()U2 = rand().对于我们的目的,我们只需要计算Z1

Z1会有一个含义0.和标准偏差1,我们可以改变Z1到一个新的随机变量x = z1 *σ+μ以平均μ和标准偏差σ获得正常分布。

=SQRT.-2*LN兰特()))*COS.2*π()*兰特())*STDDEV.+的意思是

  • 的意思是- 这是正态分布的平均值。
  • STDDEV.- 这是正常分布的标准偏差。

box-muller-teatropumpume-100000值如何在Excel中创建一个正常分布的随机数集

我们也可以用一个图表直方图对于大量的计算,看到一个漂亮明确的钟形曲线。

关于作者

John Macdougall.

John Macdougall.

John是微软MVP和自由顾问和培训师,擅长Excel, Power BI, Power automation, Power Apps和SharePoint。你可以在约翰的博客或YouTube频道上找到其他有趣的文章。

订阅

广告

相关文章

评论

3评论

  1. LuisSánchezdePosadaMartínez

    亲爱的约翰:祝贺你的帖子。非常有趣的盒子Muller方法。只有一句话。我认为您在归一化变量中转换了公式中的错误:“= SQRT(-2 * ln(rand()))* cos(2 * pi()* rand())* stddev +均值”。我认为正确的是没有“sqrt”

    回复
  2. 路易斯·桑切斯

    抱歉。我今天早上发布了关于盒子Muller公式的错误的回复,但我的回复错了公式是正确的

    回复
    • 约翰

      不用担心,很高兴你享受了帖子!

      回复

提交评论

您的电子邮件地址不会被公开。必需的地方已做标记*

本网站使用AkisMet减少垃圾邮件。了解如何处理您的评论数据

获得最新消息

跟着我们

在社交媒体上关注我们,了解Excel中的最新技巧!

把它固定在pinterest上

分享这个