Kalkulator funkcji błędu

Q: Co to jest funkcja błędu (erf)?

Funkcja błędu, oznaczana jako erf(x), to specjalna funkcja matematyczna, która występuje często w prawdopodobieństwie, statystyce i rozwiązaniach cząstkowych równań różniczkowych. Jest zdefiniowana jako erf(x) = (2/√π) ∫₀ˣ e^(-t²) dt. Funkcja ta przyjmuje wartości od -1 do 1, przy czym erf(0) = 0, i dąży do ±1, gdy x dąży do ±∞.

Q: Jak funkcja błędu wiąże się z rozkładem normalnym?

Funkcja błędu jest ściśle powiązana z dystrybuantą (CDF) standardowego rozkładu normalnego. Konkretnie, prawdopodobieństwo, że standardowa normalna zmienna losowa mieści się między -x√2 a x√2, jest dane przez erf(x). Zależność ta to: Φ(x) = (1/2)[1 + erf(x/√2)], gdzie Φ(x) jest CDF rozkładu normalnego.

Q: Co to jest komplementarna funkcja błędu (erfc)?

Komplementarna funkcja błędu, erfc(x), jest zdefiniowana jako erfc(x) = 1 - erf(x). Reprezentuje prawdopodobieństwo, że standardowa normalna zmienna losowa przekroczy x√2 co do wartości bezwzględnej. Dla dużych wartości x obliczanie erfc(x) bezpośrednio jest dokładniejsze niż 1 - erf(x), ponieważ erf(x) zbliża się do 1, co powoduje utratę precyzji.

Q: Co to jest odwrotna funkcja błędu?

Odwrotna funkcja błędu, erf⁻¹(x), jest funkcją odwrotną do funkcji błędu. Znajduje wartość y taką, że erf(y) = x. Jest zdefiniowana tylko dla danych wejściowych między -1 a 1 (wyłącznie). Odwrotna funkcja błędu jest przydatna do generowania liczb losowych o rozkładzie normalnym i do rozwiązywania równań obejmujących funkcję błędu.

Q: Dlaczego nazywa się ją funkcją błędu?

Nazwa „funkcja błędu” pochodzi z jej związku z teorią błędów w statystyce. W XVIII wieku matematycy badający błędy pomiarowe odkryli, że błędy często podlegają rozkładowi normalnemu (Gaussa). Funkcja błędu reprezentuje prawdopodobieństwo wystąpienia błędu pomiarowego w określonym zakresie, stąd nazwa.

Oblicz funkcję błędu erf(x), komplementarną funkcję błędu erfc(x) oraz odwrotną funkcję błędu z interaktywną wizualizacją krzywej Gaussa, objaśnieniami krok po kroku i kompleksową analizą dla statystyki i prawdopodobieństwa.

Kalkulator funkcji błędu

Szybkie przykłady:

erf(1) erf(0.5) erfc(1) erf⁻¹(0.5) erf(2) erfc⁻¹(0.1)

Typ funkcji:
Wartość wejściowa (x):
Precyzja dziesiętna:
💡 Prawidłowe dziedziny: erf/erfc przyjmują dowolną liczbę rzeczywistą. Odwrotne erf wymaga -1 < x < 1. Odwrotne erfc wymaga 0 < x < 2.

Embed Kalkulator funkcji błędu Widget

O Kalkulator funkcji błędu

Witamy w Kalkulatorze funkcji błędu, kompleksowym narzędziu matematycznym do obliczania funkcji błędu erf(x), komplementarnej funkcji błędu erfc(x) oraz ich funkcji odwrotnych. Ten kalkulator zapewnia precyzyjne wyniki do 15 miejsc po przecinku, interaktywne wizualizacje i objaśnienia krok po kroku, które pomogą Ci zrozumieć tę fundamentalną funkcję specjalną stosowaną w statystyce, teorii prawdopodobieństwa, fizyce i inżynierii.

Co to jest funkcja błędu?

Funkcja błędu, oznaczana jako erf(x), to specjalna funkcja matematyczna o kształcie esowatym (sigmoid), która często występuje w prawdopodobieństwie, statystyce i równaniach różniczkowych cząstkowych. Znana również jako funkcja błędu Gaussa, jest zdefiniowana jako całka z rozkładu Gaussa (normalnego):

Definicja funkcji błędu

$$erf(x) = \frac{2}{\sqrt{\pi}} \int_0^x e^{-t^2} dt$$

Funkcja błędu ma kilka ważnych właściwości:

Zakres

-1 < erf(x) < 1

W zerze

erf(0) = 0

Funkcja nieparzysta

erf(-x) = -erf(x)

Granice

lim erf(x) = +1, gdy x dąży do +nieskończoności, oraz -1, gdy x dąży do -nieskończoności

Dlaczego nazywa się ją funkcją błędu?

Nazwa „funkcja błędu” wywodzi się z teorii błędów w statystyce w XVIII i XIX wieku. Kiedy naukowcy i matematycy badali błędy pomiarowe, odkryli, że błędy losowe zazwyczaj podlegają rozkładowi normalnemu (Gaussa). Funkcja błędu reprezentuje prawdopodobieństwo wystąpienia błędu pomiarowego w określonym zakresie, co czyni ją fundamentalną dla analizy statystycznej i kontroli jakości.

Komplementarna funkcja błędu (erfc)

Komplementarna funkcja błędu erfc(x) jest zdefiniowana jako jeden minus funkcja błędu:

Komplementarna funkcja błędu

$$erfc(x) = 1 - erf(x) = \frac{2}{\sqrt{\pi}} \int_x^{\infty} e^{-t^2} dt$$

Komplementarna funkcja błędu jest szczególnie przydatna do obliczania prawdopodobieństw w ogonie rozkładu normalnego. Dla dużych wartości x, erfc(x) zapewnia lepszą precyzję numeryczną niż obliczanie bezpośrednio 1 - erf(x), ponieważ erf(x) zbliża się do 1, a odejmowanie spowodowałoby utratę cyfr znaczących.

Odwrotne funkcje błędu

Odwrotna funkcja błędu erf^-1(x) znajduje wartość y taką, że erf(y) = x. Jest zdefiniowana tylko dla danych wejściowych w zakresie (-1, 1). Podobnie, odwrotna komplementarna funkcja błędu erfc^-1(x) jest zdefiniowana dla danych wejściowych w zakresie (0, 2).

Odwrotna funkcja błędu

$$erf^{-1}(x): \text{Znajdź } y \text{ takie, że } erf(y) = x$$

Odwrotne funkcje błędu są niezbędne do:

Generowania liczb losowych: konwersji jednostajnych liczb losowych na liczby o rozkładzie normalnym.
Przedziałów ufności: znajdowania wartości krytycznych dla testów statystycznych.
Przetwarzania sygnałów: rozwiązywania równań obejmujących funkcje błędu.

Związek z rozkładem normalnym

Funkcja błędu jest ściśle powiązana ze standardowym rozkładem normalnym. Jeśli masz zmienną losową Z o standardowym rozkładzie normalnym N(0,1), prawdopodobieństwo, że Z mieści się między -x a x, jest powiązane z erf wzorem:

Powiązanie z rozkładem normalnym

$$P(-x\sqrt{2} \leq Z \leq x\sqrt{2}) = erf(x)$$

Dystrybuantę (CDF) standardowego rozkładu normalnego można wyrazić jako:

CDF rozkładu normalnego

$$\Phi(x) = \frac{1}{2}\left[1 + erf\left(\frac{x}{\sqrt{2}}\right)\right]$$

Jak korzystać z tego kalkulatora

Wybierz typ funkcji: wybierz erf(x), erfc(x), odwrotne erf lub odwrotne erfc w zależności od potrzeb.
Wprowadź wartość wejściową: wpisz wartość x, dla której chcesz obliczyć funkcję. W przypadku funkcji odwrotnych upewnij się, że dane wejściowe mieszczą się w prawidłowej dziedzinie.
Wybierz precyzję: wybierz 6, 10 lub 15 miejsc po przecinku w zależności od wymagań dotyczących dokładności.
Kliknij Oblicz: wyświetl wynik wraz z wyjaśnieniem krok po kroku, interaktywnymi wykresami i powiązanymi wartościami.

Dziedziny wejściowe

erf(x) i erfc(x): dowolna liczba rzeczywista x
erf^-1(x): -1 < x < 1 (wyłącznie)
erfc^-1(x): 0 < x < 2 (wyłącznie)

Tabela wartości funkcji błędu

Oto kilka powszechnie używanych wartości funkcji błędu:

x	erf(x)	erfc(x)
0.0	0.00000000	1.00000000
0.1	0.11246292	0.88753708
0.2	0.22270259	0.77729741
0.3	0.32862676	0.67137324
0.4	0.42839236	0.57160764
0.5	0.52049988	0.47950012
0.6	0.60385609	0.39614391
0.7	0.67780119	0.32219881
0.8	0.74210096	0.25789904
0.9	0.79690821	0.20309179
1.0	0.84270079	0.15729921
1.5	0.96610515	0.03389485
2.0	0.99532227	0.00467773
2.5	0.99959305	0.00040695
3.0	0.99997791	0.00002209

Zastosowania funkcji błędu

Statystyka i prawdopodobieństwo

Funkcja błędu ma fundamentalne znaczenie dla teorii prawdopodobieństwa. Pojawia się w dystrybuancie rozkładu normalnego, obliczaniu przedziałów ufności, testowaniu hipotez i procesach kontroli jakości przy użyciu kart kontrolnych.

Fizyka i inżynieria

W fizyce funkcja błędu pojawia się w równaniach dyfuzji ciepła (analiza Fouriera), dyfuzji masy w materiałach, propagacji fal elektromagnetycznych i mechanice kwantowej (funkcje falowe).

Przetwarzanie sygnałów

Inżynierowie sygnałów używają funkcji błędu do obliczania bitowej stopy błędów w komunikacji cyfrowej, analizowania szumów w układach elektrycznych, projektowania filtrów i analizy modulacji.

Matematyka finansowa

W finansach ilościowych funkcje błędu pojawiają się w modelach wyceny opcji (Blacka-Scholesa), obliczeniach oceny ryzyka, optymalizacji portfela i symulacjach Monte Carlo.

Właściwości matematyczne

Rozwinięcie w szereg

Funkcję błędu można wyrazić jako szereg Taylora:

Szereg Taylora

$$erf(x) = \frac{2}{\sqrt{\pi}} \sum_{n=0}^{\infty} \frac{(-1)^n x^{2n+1}}{n!(2n+1)}$$

Rozwinięcie asymptotyczne

Dla dużych wartości x komplementarną funkcję błędu można przybliżyć wzorem:

Przybliżenie asymptotyczne

$$erfc(x) \approx \frac{e^{-x^2}}{x\sqrt{\pi}} \text{ gdy } x \to \infty$$

Pochodna

Pochodną funkcji błędu jest funkcja Gaussa:

Pochodna

$$\frac{d}{dx}erf(x) = \frac{2}{\sqrt{\pi}}e^{-x^2}$$

Często zadawane pytania

Co to jest funkcja błędu (erf)?

Funkcja błędu, oznaczana jako erf(x), to specjalna funkcja matematyczna, która występuje często w prawdopodobieństwie, statystyce i rozwiązaniach cząstkowych równań różniczkowych. Jest zdefiniowana jako erf(x) = (2/√π) ∫₀ˣ e^(-t²) dt. Funkcja ta przyjmuje wartości od -1 do 1, przy czym erf(0) = 0, i dąży do ±1, gdy x dąży do ±∞.

Jak funkcja błędu wiąże się z rozkładem normalnym?

Funkcja błędu jest ściśle powiązana z dystrybuantą (CDF) standardowego rozkładu normalnego. Konkretnie, prawdopodobieństwo, że standardowa normalna zmienna losowa mieści się między -x√2 a x√2, jest dane przez erf(x). Zależność ta to: Φ(x) = (1/2)[1 + erf(x/√2)], gdzie Φ(x) jest CDF rozkładu normalnego.

Co to jest komplementarna funkcja błędu (erfc)?

Komplementarna funkcja błędu, erfc(x), jest zdefiniowana jako erfc(x) = 1 - erf(x). Reprezentuje prawdopodobieństwo, że standardowa normalna zmienna losowa przekroczy x√2 co do wartości bezwzględnej. Dla dużych wartości x obliczanie erfc(x) bezpośrednio jest dokładniejsze niż 1 - erf(x), ponieważ erf(x) zbliża się do 1, co powoduje utratę precyzji.

Co to jest odwrotna funkcja błędu?

Odwrotna funkcja błędu, erf⁻¹(x), jest funkcją odwrotną do funkcji błędu. Znajduje wartość y taką, że erf(y) = x. Jest zdefiniowana tylko dla danych wejściowych między -1 a 1 (wyłącznie). Odwrotna funkcja błędu jest przydatna do generowania liczb losowych o rozkładzie normalnym i do rozwiązywania równań obejmujących funkcję błędu.

Dlaczego nazywa się ją funkcją błędu?

Nazwa „funkcja błędu” pochodzi z jej związku z teorią błędów w statystyce. W XVIII wieku matematycy badający błędy pomiarowe odkryli, że błędy często podlegają rozkładowi normalnemu (Gaussa). Funkcja błędu reprezentuje prawdopodobieństwo wystąpienia błędu pomiarowego w określonym zakresie, stąd nazwa.

Powiązane zasoby

Cytuj ten materiał, stronę lub narzędzie w następujący sposób:

"Kalkulator funkcji błędu" na https://MiniWebtool.com/pl/kalkulator-funkcji-błędu/ z MiniWebtool, https://MiniWebtool.com/

zespół miniwebtool. Zaktualizowano: 10 sty 2026

Możesz także wypróbować nasz AI Rozwiązywacz Matematyczny GPT, aby rozwiązywać swoje problemy matematyczne poprzez pytania i odpowiedzi w języku naturalnym.

Inne powiązane narzędzia:

Komplementarny kalkulator funkcji błędu

Kalkulator funkcji błędu

Blokada reklam uniemożliwia wyświetlanie reklam

O Kalkulator funkcji błędu

Co to jest funkcja błędu?

Dlaczego nazywa się ją funkcją błędu?

Komplementarna funkcja błędu (erfc)

Odwrotne funkcje błędu

Związek z rozkładem normalnym

Jak korzystać z tego kalkulatora

Dziedziny wejściowe

Tabela wartości funkcji błędu

Zastosowania funkcji błędu

Statystyka i prawdopodobieństwo

Fizyka i inżynieria

Przetwarzanie sygnałów

Matematyka finansowa

Właściwości matematyczne

Rozwinięcie w szereg

Rozwinięcie asymptotyczne

Pochodna

Często zadawane pytania

Co to jest funkcja błędu (erf)?

Jak funkcja błędu wiąże się z rozkładem normalnym?

Co to jest komplementarna funkcja błędu (erfc)?

Co to jest odwrotna funkcja błędu?

Dlaczego nazywa się ją funkcją błędu?

Powiązane zasoby

Inne powiązane narzędzia:

Zaawansowane działania matematyczne:

Polecane narzędzia: