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一様分布の標準偏差は?

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不確かさ?」に「一様分布」が登場し、その標準偏差がa/√3であると説明しました。なぜこの数式になるかを資料で説明します。

資料はこちら → 不確かさその3

p.1 変数xがaからbに変化した場合にf(x)が一定値になる場合、aからbの矩形内の面積が1になる分布が「一様分布」なので、面積はf(x)(b-a)=1となり、関数f(x)=1/(b-a)となります。「一様分布」の期待値つまり平均値は、変数x確率密度関数f(x)を掛けて区間内で足し合わせて求めます。結果(a+b)/2が得られます。

p.2 「一様分布」の分散を求めます。分散の一般式は、変数から平均値を引いた値の2乗に確率密度関数f(x)を掛けて、-∞から∞まで足し合わせます。この式は、「減算でも常に足し算」で説明しました。一様分布の場合は、区間aからbまでの積分になります。f(x)=1/(b-a)を代入して整理してV(x)=(b-a)/12を得ました。標準偏差D(x)は分散の平方根なので、D(x)=(b-a)/2√3となります。「不確かさ?」では、区間が-aからaでしたので、a/√3になっていました。今回の(b-a)/2をaと読み替えてみれば、同じです。

p.3 分散の別解です。右下の放物線の灰色の面積が、分散に相当しますので、積分して求めます。結果は、p.2と同じになります。

正規分布でなくても、関数が分かれば、標準偏差を算出することができそうです。標準偏差が算出できれば、「不確かさ」も求めることができます。校正」の考え方も進化しているのですね。

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