Z 值(檢定統計量)或 5 種機率中,請只在其中一個欄位輸入。其餘的值會全部算出來(Z 值 → p 值、p 值 → Z 值,兩個方向都能換算)。
這個頁面可以做什麼
- 只要輸入用 Z 檢定等求出的檢定統計量(Z 值),就能一次算出左尾、右尾與雙尾檢定的 p 值(顯著機率)
- 也能由 p 值反推 Z 值(例:求雙尾 p 值 0.05 對應的 Z 值 1.96),可以用來查拒絕域的邊界(臨界值)
- 同時算出「0 到 Z 之間」「−Z 到 Z 之間」的機率,也可以代替標準常態分布表(z 表)使用
- 這個頁面還整理了公式的淺顯解說,以及可直接複製到 Excel、Google 試算表、Python 使用的公式
這個計算有什麼用?
新藥的臨床試驗會用假設檢定確認「用藥組和未用藥組的差異,是否在偶然的範圍內」,而 p 值就是判斷的依據。例如檢定統計量 \(Z = 2.5\) 時,雙尾 p 值約 0.012,可以解讀成「如果藥物沒有效果,出現這麼大差異的機率約 1.2%」。
全世界的醫學論文都用這種方式報告效果。了解 p 值的意思,就能把健康新聞讀得更深入一層(實際的醫療判斷,是由專家綜合考量 p 值、效果的大小和副作用來決定)。
「換了按鈕顏色,點擊率提高了。但這會不會只是偶然?」A/B 測試的檢定就是用來確認這件事。例如檢定統計量 \(Z = 2.17\) 時,雙尾 p 值約 0.03,小於顯著水準 0.05,所以可以判斷為「很難用偶然解釋的改善」。
網路公司每天都用 p 值,決定要不要採用設計或文案的變更。
用抽樣檢驗的資料,檢定產品重量或尺寸的平均是否偏離目標。例如檢定統計量 \(Z = 2\) 時,雙尾 p 值約 0.046,在顯著水準 5% 下就判斷「製程發生了某種變化」,並著手找原因。
p 值的強項是能區分「偶然的變動」和「真正的異常」,要不要停機,可以用數字而不是憑感覺來判斷。
學術論文中經常出現「p < 0.05,達顯著」「p = 0.003」這類寫法。在雙尾檢定中,p < 0.05 對應「\(|Z|\) 超過 1.96」,p < 0.01 則對應超過約 2.58。
了解這個對應關係,在畢業專題、碩士論文中就能正確報告統計結果,也更容易理解閱讀論文時要注意的一點:「顯著不一定代表重要(差異的大小是另一回事)」。
像「總統施政滿意度比上個月上升 2 個百分點」這樣的變化,是真的改變,還是調查的變動(誤差),也可以用假設檢定確認。例如檢定統計量 \(Z = 1\) 時,雙尾 p 值約 0.32,屬於「即使沒有差異,大約每 3 次也會偶然發生 1 次」的程度,所以判斷為在誤差範圍內比較自然。
在為新聞裡的數字或喜或憂之前,先想想「這個差異顯著嗎?」——這是生活中很實用的統計觀點。
公式與圖表
符號與用語解說
符號
| \(P\) | P | p 值(顯著機率)。假設虛無假設正確時,偶然得到和觀測結果一樣或更極端結果的機率。越小,就表示「越難用偶然來解釋」。 |
| \(Z\) | Z | 檢定統計量(Z 值)。由資料計算、可視為服從標準常態分布的值。本頁由 Z 值求 p 值;z 分數本身的計算,請看相關頁面「z 分數計算機」。 |
| \(\Phi(Z)\) | phi Z | 標準常態分布(平均數 0、標準差 1)的累積分布函數。傳回「小於 \(Z\) 的機率」,也就是曲線在 \(Z\) 左側的面積。 |
| \(\Phi^{-1}\) | phi inverse(Φ 的反函數) | 和 \(\Phi\) 反方向的函數。由「機率(面積)」傳回「對應的 Z 值」。本計算機由 p 值反推 Z 值時就是用這個函數。(例:\(\Phi^{-1}(0.975) \approx 1.96\)) |
| \(|Z|\) | Z 的絕對值 | 去掉 \(Z\) 正負號後的大小。雙尾檢定把正的一側和負的一側的偏離,都算作同樣的「極端程度」,所以使用絕對值。(例:\(|-1.5| = 1.5\)) |
| \(\alpha\) | alpha | 顯著水準。事先決定「p 值小於或等於這個值就拒絕虛無假設」的基準機率,習慣上常用 0.05(5%)或 0.01(1%)。 |
用語
| p 值 | 又稱顯著機率。假設虛無假設正確時,得到和觀測結果一樣或更極端結果的機率。p 值越小,表示「這個結果越難認為是偶然出現的」,拒絕虛無假設的根據也越強。 |
| 假設檢定 | 先假設「沒有差異」,再用 p 值衡量實際資料在這個假設下有多難發生,以判斷是否放棄這個假設的程序。想法類似反證法:很少發生的事情發生了,就懷疑原本的假設。 |
| 虛無假設 | 像「兩組之間沒有差異」「沒有效果」這樣,想要否定的預設假設,記為 H₀。p 值是在虛無假設正確的前提下計算的。相反的主張稱為對立假設。 |
| 對立假設 | 和虛無假設相反的主張(「有差異」「有效果」),記為 H₁。虛無假設被拒絕時,就接受對立假設。 |
| 顯著水準 | 作為拒絕虛無假設基準的機率,符號是 \(\alpha\)(alpha)。規則是在檢定之前就要決定,最常用的是 0.05。p 值小於或等於顯著水準時,就稱為「統計上顯著」。 |
| 拒絕 | 根據檢定的結果,認為虛無假設「很難是正確的」而放棄它。p 值小於或等於顯著水準時就拒絕。要注意的是,無法拒絕時,意思並不是「虛無假設正確」,而是「拒絕的根據不足」。 |
| 雙尾檢定 | 把「太大」「太小」任一方向的偏差都視為差異的檢定。p 值是分布兩側尾端面積的和。無法事先決定方向時,這是標準的選擇。 |
| 單尾檢定 | 只檢查「偏大」(右尾)或「偏小」(左尾)其中一個方向偏差的檢定。用在理論上已經決定要檢查的方向時,p 值只有一側尾端的面積。 |
| 檢定統計量 | 為了檢定而由資料計算出的值。在 Z 檢定中,是換成可視為服從標準常態分布的形式(Z 值),表示離平均數有幾個標準差。 |
| 標準常態分布 | 平均數 0、標準差 1 的常態分布(左右對稱的鐘形)。曲線下的面積代表機率,全體面積剛好是 1。Z 檢定的 p 值就是以這個分布尾端的面積計算的。 |
| 臨界值 | 「超過這裡就拒絕虛無假設」的檢定統計量邊界值。顯著水準 5% 的雙尾檢定是 \(|Z| \approx 1.96\),1% 則是 \(|Z| \approx 2.576\)。用本計算機由 p 值反推 Z 值就能確認。 |
建議先了解的基礎知識
為了能「理解意義」地使用本頁的計算,這裡整理了建議先了解的基礎知識。
| 機率的基礎(國中九年級,14~15 歲) |
|
| 數據分析與標準差(高一「一維數據分析」,15~16 歲) |
|
| 常態分布與面積的看法(高中選修數學,17~18 歲) |
|
| 假設檢定的概念(大學統計學) |
|
用 Excel 計算的方法
| Z 值(檢定統計量) | -1.5 |
| 左尾 p 值 P(x<Z) | =NORM.S.DIST(B1,TRUE) |
| Z 值(檢定統計量) | 2 |
| 右尾 p 值 P(x>Z) | =1-NORM.S.DIST(B1,TRUE) |
| Z 值(檢定統計量) | 1.96 |
| 雙尾 p 值 | =2*(1-NORM.S.DIST(ABS(B1),TRUE)) |
「NORM.S.DIST(值,TRUE)」是相當於累積分布函數 \(\Phi\)(Z 左側的面積)的函數,TRUE 表示「以累積值(左側的面積)傳回」。「ABS」傳回絕對值(去掉正負號的大小)。
第 1 個表格的 B2 約為 0.0668(約 6.7%),第 2 個約為 0.02275(約 2.3%),第 3 個約為 0.05(5%)。只要把 B1 改成您自己的 Z 值即可。
反過來「想由 p 值求 Z 值」時,請用「=NORM.S.INV(機率)」(例:雙尾 p 值 0.05 對應的 Z 值是 `=NORM.S.INV(1-0.05/2)`,約 1.95996)。
用 Google 試算表計算的方法
| Z 值(檢定統計量) | -1.5 |
| 左尾 p 值 P(x<Z) | =NORMSDIST(B1) |
| Z 值(檢定統計量) | 2 |
| 右尾 p 值 P(x>Z) | =1-NORMSDIST(B1) |
| Z 值(檢定統計量) | 1.96 |
| 雙尾 p 值 | =2*(1-NORMSDIST(ABS(B1))) |
結果和 Excel 版相同:第 1 個表格約 0.0668,第 2 個約 0.02275,第 3 個約 0.05。
反過來由 p 值求 Z 值時,請用「=NORMSINV(機率)」(例:`=NORMSINV(1-0.05/2)` 約為 1.95996)。
用 Python 計算的方法
import math
def phi(z):
# 標準常態分布的累積分布函數 Φ(z)(用誤差函數 erf 計算)
return 0.5 * (1 + math.erf(z / math.sqrt(2)))
z = 1.96 # Z 值(檢定統計量)
p_left = phi(z) # 左尾 p 值 P(x<Z)
p_right = 1 - phi(z) # 右尾 p 值 P(x>Z)
p_two_sided = 2 * (1 - phi(abs(z))) # 雙尾 p 值
print(f"左尾 p 值:{p_left}")
print(f"右尾 p 值:{p_right}")
print(f"雙尾 p 值:{p_two_sided}")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
P = Φ(Z)
P = \Phi(Z)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>P</mi>
<mo>=</mo>
<mi>Φ</mi><mo>(</mo><mi>Z</mi><mo>)</mo>
</mrow>
</math>
P = Phi(Z)
CDF[NormalDistribution[0, 1], z]
with(Statistics): CDF(RandomVariable(Normal(0, 1)), z);
p = normcdf(z);
P = Φ(Z)
P = 1 − Φ(Z)
P = 1 - \Phi(Z)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>P</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
<mo>−</mo>
<mi>Φ</mi><mo>(</mo><mi>Z</mi><mo>)</mo>
</mrow>
</math>
P = 1 - Phi(Z)
1 - CDF[NormalDistribution[0, 1], z]
with(Statistics): 1 - CDF(RandomVariable(Normal(0, 1)), z);
p = 1 - normcdf(z);
P = 1 - Φ(Z)
P = 2(1 − Φ(|Z|))
P = 2\left(1 - \Phi(|Z|)\right)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>P</mi>
<mo>=</mo>
<mn>2</mn>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>−</mo>
<mi>Φ</mi><mo>(</mo><mo>|</mo><mi>Z</mi><mo>|</mo><mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
</math>
P = 2(1 - Phi(|Z|))
2 (1 - CDF[NormalDistribution[0, 1], Abs[z]])
with(Statistics): 2*(1 - CDF(RandomVariable(Normal(0, 1)), abs(z)));
p = 2*(1 - normcdf(abs(z)));
P = 2(1 - Φ(|Z|))
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是統計計算助理。請實際執行 Python 程式碼來完成以下計算,並只根據執行結果的數值回答(不要用心算或推測回答)。 Z 檢定算出的檢定統計量是 Z = 2.5。假設檢定統計量服從標準常態分布(可以使用 math.erf、statistics.NormalDist 等 Python 標準函式庫)。 請分別求出: 1. 左尾 p 值 P(x<Z) 2. 右尾 p 值 P(x>Z) 3. 雙尾 p 值 P(x<−Z 或 x>Z) 4. 在顯著水準 0.05 的雙尾檢定中,能否拒絕虛無假設 請列出使用的公式和執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
DataChef 的特色
不需專業知識,操作直覺又簡單
無須登錄任何個人資料
按下「下載」後自動刪除檔案
無須標註來源出處
亦無須事先取得商用授權