常态分配是统计学上最重要且应用最广泛的连续机率分配函数。亚伯拉罕(Abraham de Moivre)于1733年发现此分配;19世纪初高斯(C.F. Gauss)将此分配介绍到物理量测之误差理论,而后发现自然界很多物理现象均为常态分配,为纪念高斯,常态分配又称为高斯分配(Gaussian distribution)。此分配的机率密度函数(probability density function)为:
式中,x为连续随机变数(continuous random variable);μ为平均值;σ为标准差(standard deviation);π=3.14159…和e=2.71828…。此分配曲线如图所示,其特性如下: 1.曲线呈钟形(bell-shaped),在x=μ时有一最高点。 2.曲线f(x)以x=μ为其对称轴。 3.曲线在μ-σ<x<μ+σ为向下凹,其他范围曲线向上凹,亦即在x=μ±σ为反曲点(points of inflectrion)。 4.x轴为曲线之水平渐近线,曲线和x轴所围成之面积为1。常态分配经z转换(令z=(x-μ)/σ)可化为标准常态分配(亦即常态分配取μ=0 和σ=1),其机率密度函数为:
若一连续随机变项的机率分配成一条左右对称的钟型分配,则此一随机变项的机率分配即为常态分配,又称为高斯(Gauss)分配,常以符号N(μ,σ2)表示。常态分配曲线是由二项分配(binomial distribution)的原理而来,常态分配曲线最早是由法国数学家戴莫瓦佛(A. De Moivre)推算出来的,其公式为: