高斯曲線

正態分佈中的標準曲線

高斯曲線,又叫做gaussian curve,是正態分佈中的一條標準曲線。

基本概括


卡爾·弗里德里奇·高斯(Carl Friedrich Gauss)在格丁根(Gottingen)的那座天文台是大約於1807年建成的。在他的整個一生中,從那時起:近200年的大部分時間裡,天文儀器不斷得到改進。我們今天所看到的一顆星辰的位置,在當時已被人們多次確定,因此,在我們看來,我們的觀察似乎越來越趨於精確。但是,當我們將各次觀察結果加以比較時,我們就會驚奇而懊喪地發現,它們仍然散亂無序。人們曾經希望觀察的偏差終會消失,人們也會像上帝那樣洞燭幽微的。但是,事實上,錯誤仍無法從觀察中根除。無論是觀察群星、原子、人的照片,還是聽某人的講演,都是這樣。
GraphView中的高斯函數方程:y=1/(0.4sqrt(2pi))e^(-0.5((x-1)/0.4)^2)

提出背景


高斯以他那令人驚嘆的、孩子氣的天才意識到了這一點。直到他80歲高齡與世長辭時,仍然保持了這種天才。1795年,18歲的高斯進入格丁根大學讀書,其時他已經解決了有關一系列觀察中固有的誤差的最佳估算問題。
當一位觀察者在觀察一顆星時,他知道有大量的致誤因素。於是,他閱讀若干觀察記錄,自然希望這顆星的位置的最佳估計是一個平均數——即散布的中心。迄今為止,這一點不言自明。然而,高斯卻要進一步研究這種誤差的分佈告訴了人們什麼。他提出了高斯曲線(the Gaussian curve),使這種離散性可以由這種曲線的偏離或分佈來概括。由此產生了一個具有深遠意義的觀點:這條曲線標明了不確定的區域。我們不能肯定曲線的中心是否就是那確鑿無誤的位置。我們只能說:“它位於不確定的區域”,而這個位置可以根據個別觀察中所得出的分佈情況計算出來。

研究應用


植物器官表面彎曲的研究應用
植物器官表面彎曲程度可以用高斯曲線表示,以互相垂直方式產生曲線。一般的葉面是扁平的,而沒有缺口或摺疊,說明了近似零的高斯曲率,平面的勻質生長,例如相同膨脹的盤,保持零的高斯曲線,如果邊緣區域生長比中心生長緩慢,這個盤子會趨於杯狀具備正的高斯曲線,如果邊緣區域生長更快,這個盤子將彎曲變形成一個波浪邊,例如鞍狀,為負的高斯曲線。曲率受到遺傳控制。