每日一式 · No.007 · 一般版 ✦ 新一季:機率的世界
f(x) = e−x²/2 / √(2π)
常態分布 · The Normal Distribution
單顆球的落點沒人知道;一千顆球落定,山的形狀卻是註定的 —— 亂中有形。
📜 公式的身世
穀神星失蹤案

1801 年元旦,義大利神父皮亞齊發現第一顆小行星「穀神星」,追蹤四十天後,它躲進太陽的光芒裡,全歐洲的望遠鏡都找不回來。24 歲的高斯出手:他假設觀測誤差服從一條鐘形曲線,用最小平方法從殘缺數據裡擠出軌道 —— 年底,天文學家對準他預測的位置一看,穀神星就在那裡。高斯一夜封神,「誤差的曲線」從此掛上他的名字。後來的統計學家高爾頓為它寫下讚嘆:它在最狂野的混亂中,不動聲色地統治 —— 「若古希臘人識得它,必為它封神。」

🌍 它今天在哪裡上工
✈️
沒有「平均人」 —— 1950 年美軍量了 4063 名飛行員十項身材:沒有任何一人十項全落在平均區 —— 座艙從此改成可調式;成衣 S/M/L 也是同門學問。
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六標準差 —— Motorola 與 GE 的品管哲學:把不良率壓到離均值 6σ 之外(約百萬分之 3.4)—— 鐘形曲線的尾巴,就是工廠的良率表。
📊
民調的 ±3% —— 抽 1068 人就能推估兩千三百萬人,誤差範圍由鐘形曲線直接給 —— 選前之夜,全台灣都在讀常態分布。
高爾頓板:讓亂數自己堆出鐘形0 顆
已落下的球0
中央三格佔比(理論 65.6%)
金色曲線理論預言的山形

上一堂的結尾,你閉眼亂丟飛鏢,發現「亂,丟得夠多就服從秩序」。新一季開幕,先看這個秩序長什麼樣子:一座鐘形的山

🪙每顆球落下時,要經過 10 排釘子;每碰一根釘,就像丟一枚硬幣 —— 往左或往右。
最後的落點 = 10 枚硬幣的總和。單顆球去哪,沒人說得準;可是幾百顆落完,堆出來的山形每次都一樣 —— 這座山,就是常態分布(高斯分布)。

為什麼中間高、兩邊低?因為要落在正中央,只需要「左右各半」—— 走法非常多;要落在最邊邊,得 10 次全往同一邊 —— 走法只有 1 種。中央是多數路徑的匯集處,邊緣是奇蹟的專屬席。

再看式子,兩位老朋友都到場了:
f(x) = e−x²/2 / √(2π)

e−x²/2:離中心越遠越罕見,而且是平方級地罕見(所以尾巴掉得飛快)—— e 負責「衰減的方式」。√(2π):把曲線下的總面積調成剛好 1 —— 因為面積 = 機率,全部可能加起來必須是 100%。至於 π 為什麼會住在一條「跟圓無關」的曲線裡…… 深入版揭曉,保證起雞皮疙瘩。

🔎 動手玩:按「連續下球」看球一顆顆蹦下來,或按「⚡ 一次加 500」直接看大數的威力 —— 直方圖會越來越貼合那條金色的理論曲線。單次不可測,群體有定形 —— 這就是機率世界的第一課。
身高、測量誤差、考試分數、民調偏差…… 為什麼世界上到處都是這座鐘形山?答案叫「中央極限定理」—— 深入版見。 Probability · Season Opener