如何用EXCEL繪制正態(tài)概率圖(Normal probability plot)
(可直接看第三EXCEL部分,保姆級教程)
一、前言
? ? ? ?這學(xué)期正在學(xué)統(tǒng)計學(xué),到目前為止碰到了兩次繪制正態(tài)概率圖的題目,但是教材使用的是minitab,查到的一個有EXCEL教程的博客也無法查看了,所以自己把步驟詳細整理一下,希望可以幫到有需要的同學(xué)。
二、簡介
(一)概率圖介紹
? ? ? ?概率圖是用圖形的方法來直觀地檢驗樣本數(shù)據(jù)是否遵循所假設(shè)的分布模型。所以正態(tài)概率圖就是通過繪圖來檢驗數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布的圖示。在樣本量較小的情況下,概率圖會比直方圖更加可靠。


? ? 紙面繪制概率圖時會用到專門的紙,成為概率紙(probability paper),廣泛用于正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布、韋伯分布以及各類卡方分布和伽馬分布。
? ?(二) 概率紙構(gòu)建概率圖的步驟:
(1)將樣本中的觀察值從小到大進行排列,設(shè)為
(2)將和其累積頻率
繪制在合適的概率圖上
(如圖2)
? ? 如果樣本符合假設(shè)分布,那么點跡會大致分布在一條直線附近;反之,則假設(shè)未能很好地描述數(shù)據(jù)。
? ??(三)普通圖紙繪制步驟:
??(1)將樣本中的觀察值從小到大進行排列,設(shè)為
? (2)依次計算每一的
? (3)通過計算對應(yīng)的正態(tài)標準化分數(shù)(standardized normal scores)
即,標準正態(tài)分布下,概率為的對應(yīng)自變量值。

? ? ?(4)以為x軸,
為y軸繪制圖形。可以看到,點跡的分布與概率紙繪制的圖2完全一致,僅縱坐標不同。

三、EXCEL繪制具體步驟
(一)散點圖繪制
(1)將所需數(shù)據(jù)列出

(2)計算Z值:
以A2為例,B2的公式寫為
=NORM.S.INV((RANK(A2,$A$2:$A$16,1)-0.5)/COUNT(A:A))
NORM.S.INV()表示標準正態(tài)分布的反函數(shù),即可以通過輸入概率,輸出正態(tài)標準化分數(shù)
RANK()計算的是某一數(shù)字(如A2)在所給數(shù)列中(如A2:A16)的排位,1是升序,0是降序。該項相當于計算了第二部分講述的
。
$是單元格地址絕對引用符號,在下拉時可以保持后方的標號不變
COUNT(A:A)計算了A列中數(shù)字項的個數(shù)。注意:如果使用這種寫法,不要在A列下方繼續(xù)添加不相關(guān)的數(shù)字,否則會影響計算。
公式的其他寫法:
①NORM.S.INV()可用NORM.INV()替代,只需在后者的參數(shù)中將mean設(shè)為0,standard_dev設(shè)為1即可。
②RANK()可提前手動排序,相應(yīng)的詳細方法寫在(5)。
③COUNT(A:A)可精確到對應(yīng)區(qū)域,COUNT(A2:A16),我個人推薦后面這種。
(3)計算剩余數(shù)據(jù)對應(yīng)的Z值
按住B2單元格右下角,下拉至適當位置?;蛘唠p擊該小方塊。

(4)繪制散點圖
選中兩列數(shù)據(jù),選擇散點圖。

選中圖中點跡,鼠標右鍵可添加趨勢線。

(5)到第四步就結(jié)束啦,(5)是與教材相配合,對第二步中公式拆解后的解法。
①對進行排序,并標上序號,即
列。

②計算對應(yīng)的
圖中的15也可用count()計算,或者輸入$A$16。大家這么聰明,一定都懂得。

③反函數(shù)計算

④選中和
繪制散點圖。
(二)數(shù)據(jù)分析進行繪制
(1)將數(shù)據(jù)進行排序,升序降序無所謂,并標上序號

(2)選擇數(shù)據(jù)-數(shù)據(jù)分析-回歸

(3)y軸區(qū)域輸入數(shù)據(jù)列,x軸數(shù)據(jù)輸入序號列。選擇想要輸出的位置,勾選最后的正態(tài)概率圖。

(4)由于x軸和y軸與之前的講解相反,所以點跡的趨勢與教材畫法、第一種解法成對稱關(guān)系

注:如果在數(shù)據(jù)下沒有找到數(shù)據(jù)分析一項,(右上角)文件-(最后一項)選項-(倒數(shù)第二項)加載項-(最下方)轉(zhuǎn)到-勾選分析數(shù)據(jù)庫
(三)其他方法
(蹲評論區(qū)大佬)
以上介紹內(nèi)容及部分圖片來自“applied statistics probability 4 engineers-montgomery & runger”
EXCEL操作參考了How to Create a Normal Probability Plot in Excel (Step-by-Step) (statology.org),圖片為個人截圖
所用EXCEL版本為2016