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如何繪製鐘形曲線:Excel、Google Sheets 與 AI 工具完整教學
2026/06/07

如何繪製鐘形曲線:Excel、Google Sheets 與 AI 工具完整教學

鐘形曲線(常態分佈圖)逐步製作指南,涵蓋平均數與標準差的意義、68-95-99.7 法則、Excel 與 Google Sheets 的分步操作步驟,以及用 AI 工具數秒出圖的更快替代方案,適合統計課程學習、作業製圖與教學示範等情境。

鐘形曲線在科學研究中無所不在——考試成績、測量誤差、生物特徵,以及各種統計分析,資料往往集中在某個中心值附近,並呈現可預測的分散程度。然而,要畫出一張標注清楚、適合發表的常態分佈圖,往往比預期花費更多時間。

本文將帶你完整了解如何繪製鐘形曲線:從認識數學原理、在 Excel 或 Google Sheets 中逐步操作,到使用 AI 工具大幅提升效率。

本文涵蓋內容:

  • 平均數與標準差如何影響鐘形曲線的形狀
  • 68–95–99.7 法則及其實際意義
  • 在 Excel 和 Google Sheets 中的詳細操作步驟
  • 如何標注標準差區間與 Z 分數
  • 常態分佈常用數值快速參考表
  • 如何用 SciDraw AI 鐘形曲線產生器 在幾秒內完成圖表

什麼是鐘形曲線?

鐘形曲線是常態分佈的視覺化呈現——一種左右對稱、單峰的機率分佈,僅由兩個參數完全描述:

  • 平均數(μ):曲線的中心,即最高峰所在位置
  • 標準差(σ):資料的分散程度;σ 越大,曲線越寬越平;σ 越小,曲線越窄越高

定義曲線的機率密度函數(PDF)如下:

f(x) = (1 / (σ√(2π))) × e^(-(x−μ)² / (2σ²))

繪製圖表不需要背下這個公式,但理解 μ 和 σ 的作用,有助於正確建構並標注曲線。

平均數與標準差對曲線的影響

參數變化曲線變化
μ 增大曲線整體右移
μ 減小曲線整體左移
σ 增大曲線變寬變平
σ 減小曲線變窄變高
μ=0,σ=1標準常態分佈

請牢記一點:鐘形的形狀本質上相同,只是位置和比例不同。

多條疊加的鐘形曲線,展示平均數改變如何使曲線左右平移,標準差改變如何使曲線變寬或變窄 改變平均數會使曲線整體平移,改變標準差則會使曲線變寬或變窄,但鐘形本身始終保持相同。


68–95–99.7 法則

常態分佈最實用的特性之一,是資料在平均數附近的聚集規律:

區間涵蓋比例
μ ± 1σ≈ 68.27%
μ ± 2σ≈ 95.45%
μ ± 3σ≈ 99.73%
μ ± 4σ≈ 99.994%

這條法則讓人一眼就能掌握資料的分散程度。在圖上標注 ±1σ、±2σ、±3σ 的邊界線,讀者可以立即理解資料的集中狀況,這也是學術論文、教科書和簡報廣泛採用此種標注方式的原因。

Z 分數(標準分數)

Z 分數表示某個數值距離平均數多少個標準差:

z = (x − μ) / σ

舉例來說,若某智力測驗 μ=100、σ=15,得分 130 對應 Z=2.0,位於 +2σ 的邊界,超過約 97.7% 的受測者。

在橫軸上標注 Z 分數刻度(−3、−2、−1、0、+1、+2、+3),是讓鐘形曲線達到可發表水準的關鍵步驟。

一條鐘形曲線,以不同色塊標示 ±1σ、±2σ、±3σ 區間,視覺化呈現 68–95–99.7 法則 以填色區間標示 ±1σ、±2σ、±3σ,直觀呈現 68–95–99.7 法則所涵蓋的資料比例。


在 Excel 中繪製鐘形曲線

步驟一:設定參數

在空白工作表中,將平均數與標準差分別輸入兩個儲存格(例如 B1=0、B2=1,即標準常態分佈)。

步驟二:建立 X 軸數值

在 A 欄建立從 μ−4σ 到 μ+4σ 的 x 值數列,間隔設為 0.1(共 81 列):

  • A1:-4
  • A2:=A1+0.1
  • 向下填滿至 A81(終止於 4.0)

步驟三:計算常態分佈的 PDF 值

在 B 欄輸入 Excel 的常態分佈函數:

=NORM.DIST(A1,$B$1,$B$2,FALSE)
  • A1:x 值
  • $B$1:平均數(絕對參照)
  • $B$2:標準差(絕對參照)
  • FALSE:傳回機率密度(非累積)

向下填滿至所有 x 值的列。

步驟四:插入折線圖

  1. 選取 A、B 兩欄資料。
  2. 點按插入 → 圖表 → 折線圖,選擇「帶有平滑線的折線圖」,即可得到流暢的鐘形曲線。
  3. Excel 會以 x 值為橫軸、PDF 值為縱軸繪圖。

步驟五:標注標準差區間

若要標注 ±1σ、±2σ、±3σ 的邊界,可新增垂直虛線:

  1. 建立輔助表,在 −3、−2、−1、0、1、2、3 處用 NORM.DIST 計算對應 y 值。
  2. 將這些資料新增為第二個資料數列(類型:帶線條的散佈圖)。
  3. 將線條格式設為虛線,並為每條線新增標籤,如「−1σ」、「+1σ」等。

若想呈現更豐富的視覺效果,可為 68%、95%、99.7% 區間新增填滿區域數列,以不同透明度的色塊標示各區間。效果更佳,但需額外準備幾欄輔助資料。

步驟六:美化圖表

  • 移除格線,使圖面更簡潔。
  • 將 Y 軸最小值設為 0。
  • 新增圖表標題與座標軸標籤。
  • 匯出為 PNG 或 SVG,用於論文或報告。

在 Google Sheets 中繪製鐘形曲線

操作邏輯與 Excel 高度相似。

步驟一至二

參數設定與 x 值建立方式完全相同,使用相同的 −4 至 +4 範圍,間隔 0.1。

步驟三:使用 NORMDIST 函數

Google Sheets 的函數名稱略有不同:

=NORMDIST(A1,平均數儲存格,標準差儲存格,FALSE)

步驟四:插入平滑折線圖

  1. 選取兩欄資料,點按插入 → 圖表。
  2. 在圖表編輯器中選擇平滑折線圖。
  3. 將 A 欄設定為 X 軸。

步驟五:標注與匯出

Google Sheets 的圖表自訂功能不如 Excel 豐富,但可以手動新增文字標注,並透過圖表選單匯出 PNG。若需達到期刊等級的圖形品質,建議在專業工具中進一步處理。


常態分佈數值快速參考表

Z 分數累積機率低於此值的資料比例
−3.00.00130.13%
−2.00.02282.28%
−1.00.158715.87%
0.00.500050.00%
+1.00.841384.13%
+2.00.977297.72%
+3.00.998799.87%

在圖形中為各標準差刻度位置標注上述機率值,可大幅提升圖表的資訊密度與可讀性。


Excel vs. Google Sheets vs. AI 工具:比較表

方法速度可自訂程度匯出品質學習門檻
Excel中等高良好(PNG/SVG)中等
Google Sheets中等中等尚可(PNG)低至中等
Python(matplotlib)慢(需設定環境)非常高優秀(PDF/SVG)較高
SciDraw AI快良好優秀非常低

對於需要快速產出規範圖形、沒有時間調整圖表格式的研究者而言,AI 驅動的科學圖形產生器能省去絕大部分繁瑣步驟。


更有效率的方式:用 SciDraw AI 生成鐘形曲線

在 Excel 中畫一張標注完整的鐘形曲線,從設定參數到格式調整,往往需要 20–30 分鐘。生成 x 值數列、撰寫 PDF 公式、建立標準差輔助數列、設定座標軸……每個步驟都在累積時間成本。

SciDraw AI 鐘形曲線產生器讓你用自然語言描述需求,幾秒鐘內就能生成一張格式正確、標注完整的常態分佈圖。你可以指定:

  • 平均數與標準差的數值
  • 需要填色的標準差區間(±1σ、±2σ、±3σ)
  • Z 分數標籤
  • 配色方案與風格(適合論文發表或簡報使用)

生成的圖形可直接下載,嵌入論文、簡報或報告中使用。

若需要批次產出多種統計圖形,科學圖形產生器支援常態分佈曲線、直方圖、箱形圖、散佈圖等多種類型,全部透過文字描述生成,無需撰寫程式碼。

一段以自然語言撰寫的文字提示,經由 SciDraw AI 轉換成一張標注完整、格式精美的鐘形曲線圖 只需輸入一段白話文字提示,SciDraw AI 即可生成一張標注完整、適合發表的鐘形曲線圖。


常見問題解答

Q:鐘形曲線和直方圖有什麼差異? A:直方圖以離散的長條顯示實際資料的頻率分佈;鐘形曲線(常態分佈)是一條理論機率密度函數曲線。通常可將常態曲線疊加在直方圖上,直觀判斷資料是否符合常態分佈。

Q:平均數和標準差應該填入什麼值? A:填入你資料集的實際平均數與標準差(在 Excel/Sheets 中分別以 AVERAGE 和 STDEV 計算)。若僅用於概念示範,以 μ=0、σ=1 的標準常態分佈最為通用。

Q:可以在曲線上標示實際資料點嗎? A:可以。在曲線圖上疊加一個散佈圖數列,將各觀測值設為 x 值,y 值設為 0(或曲線下方的固定偏移量),即可在對應位置顯示每個資料點的分佈位置。

Q:X 軸需要多少資料點才能讓曲線平滑? A:在 ±4σ 範圍內,以 0.1 為間隔生成約 80 個資料點,在大多數圖表工具中都能呈現流暢的曲線。

Q:如果我的資料不符合鐘形曲線,代表什麼意思? A:可能存在偏態(分佈不對稱)、多峰分佈(存在多個子群體)或離群值等情況。許多統計檢定(如 t 檢定、ANOVA)預設資料近似常態分佈,因此在使用前驗證常態性相當重要。

Q:「常態分佈」和「高斯分佈」是同一件事嗎? A:是的,「常態分佈」、「高斯分佈」和「鐘形曲線」指的是相同的機率分佈。「高斯分佈」在物理學與工程領域較為常見,「常態分佈」則是統計學的標準術語。

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作者

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Davie Chen / SciDraw AI

Researcher

Davie Chen is a researcher at the Faculty of Animation and Intermedia, University of Arts in Poznan, studying generative AI for scientific figure creation, patent illustration, and manuscript drafting. SciDraw AI is one of the research-to-product tools built from this work.

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分類

什麼是鐘形曲線?平均數與標準差對曲線的影響68–95–99.7 法則Z 分數(標準分數)在 Excel 中繪製鐘形曲線步驟一:設定參數步驟二:建立 X 軸數值步驟三:計算常態分佈的 PDF 值步驟四:插入折線圖步驟五:標注標準差區間步驟六:美化圖表在 Google Sheets 中繪製鐘形曲線步驟一至二步驟三:使用 NORMDIST 函數步驟四:插入平滑折線圖步驟五:標注與匯出常態分佈數值快速參考表Excel vs. Google Sheets vs. AI 工具:比較表更有效率的方式:用 SciDraw AI 生成鐘形曲線常見問題解答

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