QQ 图(Quantile–Quantile Plot,分位数—分位数图)

把“样本的分位数”和“正态分布的理论分位数”放在一起比较。如果数据真的来自正态分布,两者应当近似呈一条直线。

例:对九个小配件进行了测量。根据历史经验,小配件的测量数据的分布接近于正态,但假设不知道 s。为了检验总体平均值是否为 5 并获得平均值的 90% 置信区间,需要使用 t 过程。

假设有 n 个观测值,做正态 QQ 图大致是这几步:

  1. 把样本从小到大排序
    得到 x(1)≤x(2)≤⋯≤x(n)x_{(1)} \le x_{(2)} \le \cdots \le x_{(n)}。
    第 i 个值可以看作样本中大约位于 i/n 位置的分位数。
  2. 给每个点一个“累积概率位置”
    常用类似 pi=i−0.5np_i=\frac{i-0.5}{n} 这样的修正公式,避免取到 0 或 1。
  3. 计算对应的正态理论分位数
    在标准正态分布中找 zi​ ,使得P(Z≤zi​)=pi​P(Z≤z_i​)=p_i​, zi=Φ−1(pi)z_i=\Phi^{-1}(p_i)其中 Φ−1Φ^{-1} 是标准正态分布的反函数。
  4. 画图
    通常横轴是理论分位数 zi​z_i​ ,纵轴是排序后的样本值 x(i)x_{(i)}​ 。

如果样本来自正态分布 N(μ,σ2σ_2) ,那么理论上:x≈μ+σzx \approx \mu + \sigma z, 也就是说,样本值 x 与标准正态分位数 z 之间是线性关系:

  • 直线斜率大致反映标准差 σ
  • 直线截距大致反映均值 μ

所以正态 QQ 图中,数据点应当大致分布在一条直线附近。

Stats

正态性检验:点阵图 + QQ 图双视图

修改任意数值(最多 10 个),点阵图、QQ 图与检验结果实时联动。判定规则与 Minitab 一致:P 大于 0.05 无法拒绝正态。

点阵图(同值堆叠,绿虚线为均值)
QQ 图

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