正态分布,就是这么普通(normal)

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一提起分布,相信很多人都会挠头,很多学生学习医学统计学很久,都不知道分布到底是什么东西,也不知道到底有什么用,反正就是书本上有,那就跟着死记硬背。也许是分布太多了,大家光听过的但是不知道什么意思的就有一大堆,什么正态分布、t分布、F分布、卡方分布、贝塔分布、伽马分布、威布尔分布、指数分布,等等等等,估计到这里你已经头晕了。

其实所谓分布,并不是很难理解,只不过有的分布确实复杂一些。因为现实中有各种现象,不同现象都有自己的规律,所以要用不同的分布来描述。本文主要通俗介绍一下最最常见的正态分布。

假定有5000个人的身高数据,如果让你描述一下这5000人的数据,我想只靠看这5000个数据,肯定是很困难的,就算你看上一天也未必能发现什么规律。但是如果简单整理一下,那就不一样了。下面这个表你肯定就可以发现点什么了。

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起码这个表不再是5000个数据,你看的肯定会更加清楚了。起码能看出一些基本信息:那就是不同身高范围的人数,比如身高在170-175之间的有953人,身高在190-195之间的有220人,等等。

如果这个还不够清晰,那把这个数据转换为图形,可能就更清楚了。

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上面这个图就叫做分布图。也就是说,不同身高值所占的比例,用高低不同的柱子表现出来,这就是数据分布。可以看出,165-170之间的柱子最高,说明身高处于165-170之间的人占得比例最多。

可能有的人会说,我看到的分布图不是这样的啊,我看到的是一个分布曲线。不要着急,上面这个图中,每个柱子的宽度是5,我们把柱子宽度缩小一下,把每个柱子宽度设为1,然后就变成了下面这个样子。

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然后可能你觉得还不像你心目中的分布的样子,那我们继续把柱子宽度缩小为0.1,那就变成了下面这样。

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现在这个应该就有点像了。这个图中,我们可能会说,身高166.34的人占得比例有多大,或者身高172.65的人占得比例有多大,等等。当然,在5000个人中,可能无法无限缩小,但如果你有5亿个人,我们可以把柱子宽度无限缩小,一直缩小到一个点,那图形就可以变成下面这样。

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这应该就是你心目中的分布的样子了。理论上,如果数据无限多,那么每一个任意的数值所占的比例,这就是分布。当这个数值是一个范围的时候,分布看起来就比较粗糙(就像第一个图);当数值是一个点的时候,分布就变得很圆滑(就像上面这个图)。但他们说明的意思是相同的,说明的是每一数值所占的比例高低。这也就是分布的意思。

不同的指标,分布样子也是不一样的。比如身高,分布就像上面这个图所示,中间高,两头低,而且两端比较对称。一般这种样子的分布我们就叫做正态分布(normal distribution)。可能你会说,为什么叫正态分布啊?不够直观。其实如果看英文,可能更容易理解一些。所谓正态分布,也就是普通的、常规的分布,或者说,大多数人的分布。但是要是我们把它叫做普通分布,听起来似乎有点土气,所以国内学者就给他起了一个文绉绉的名字,叫做正态分布。台湾一般翻译为“常态分布”,我个人觉得,常态分布比正态分布可能更容易理解一些。

像身高、体重等等这些指标,一般都是这种样子,大多数人都有一个比较集中的数值,比如国内身高可能集中在170左右,体重可能集中在140左右等等,距离中心值越远的,比例越小,比如身高200的人就很少,身高150的人也不多。凡是这种情况的,我们都叫做正态分布。

不过除了这种分布之外,还有很多其它分布,比如收入、医疗费用等等,这些如果画个图的话,可能就不是中间高、两头低的对称分布了。更有可能的是,少数人的收入特别高,大多数人收入都比较低。

所以说,分布主要是用来刻画一些现象的规律,有了分布图,你不用看原始数据,就可以根据数据分布情况,大概对这一指标有一个了解。而且有了分布,你就可以把原始数据上升到规律的高度。正常情况下,你对原始数据列出均数、标准差等,只是对数据的描述,但是如果你画出分布图,那就是对原始数据的概括,就完全上升了一个档次。

当然,本文仅仅介绍了正态分布,其它还有很多种分布,但意思都一样,都是说明了某种现象某一数值出现的频率,只是由于不同数值出现的频率不同,所以导致分布图的样子不同而已。

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