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*** 科目 ***
数Ⅰ・Ａ数Ⅱ・Ｂ数Ⅲ高卒・大学初年度
*** 単元 ***
式と証明点と直線円軌跡と領域三角関数
指数関数対数関数微分不定積分定積分
高次方程式数列漸化式と数学的帰納法
平面ベクトル空間ベクトル確率分布

※高校数学Bの「確率分布」について，このサイトには次の教材があります．
この頁へGoogleやYAHOO ! などの検索から直接来てしまったので「前提となっている内容が分からない」という場合や「この頁は分かったがもっと応用問題を見たい」という場合は，他の頁を見てください．　 が現在地です．
↓確率変数とは
↓確率変数と確率分布-現在地
↓期待値
↓分散・標準偏差
↓度数分布→平均,分散,標準偏差
↓確率変数の変換
↓同時確率分布と周辺分布
↓二項分布
↓連続型確率分布
↓正規分布
センター試験.数2･B統計(2013年～)

　確率分布表とは，大雑把にいえば度数分布表の度数をその総数で割って相対度数分布表に直したものですが，詳しく言えばそれだけではありません．
　例えば，次の例１表１において各人数を総人数N=100で割って相対度数で表すと，表２になりますが，この表２はこの頁で取り扱う「確率分布表」にはなっていません．それは，血液型の欄が名義データ（文字データ）になっているからです．
　同様にして，次の例２表３において，各当たりくじの本数をくじの総数N=100で割って確率で表すと，表４になりますが，この表４において「当たりくじ」と「確率」の組合せでできる表は確率分布表とは言えず，「賞金」と「確率」に組合せでできる表が確率分布表になります．
　すなわち，表４の水色の部分のように「数値で示される値X」と「その確率P」の対応が示されていることが重要です．

■例１
度数分布表

表１

血液型	A型	B型	AB型	O型	合計
人数	40	30	10	20	100

相対度数分布表

表２

血液型	A型	B型	AB型	O型	合計
確率	.410nn	.310nn	.110nn	.210nn	1

■例２
度数分布表

表３

当たりくじ	1等	2等	３等	はずれ
賞金	10000	1000	500	100	合計
本数	1	3	16	80	100

相対度数（=確率）に直したもの

表４

当たりくじ	1等	2等	３等	はずれ
賞金X	10000	1000	500	100	合計
確率P	.1100nnn	.3100nnn	.16100nnn	.80100nnn	1

○

　試行の結果によって値X=x1 , x2 ,..., xnとそれに対応する確率
P=p1 , p2 ,..., pnとが定まるとき，変数Xを確率変数という．

○

　確率変数Xの値x1 , x2 ,..., xnとそれに対応する確率p1 , p2 ,..., pnとの対応関係を確率分布という．

○

　確率分布は，次のような確率分布表で表されることが多い．

p1≧0, p2≧0,..., pn≧0 …(1)

p1+p2+···+pn=1 …(2)

（解説）
(1)←
　次の表５において，各変数xk (k=1,2,...,n)をとる度数（回数や個数）がfk (k=1,2,...,n)でその度数の合計がNであるとき
　度数分布表において，すべての場合が「もれなく」「重複なく」数え上げられていて，かつ，合計Nのすべての場合が同様な確からしさで起る場合だけを扱っています．だから，各度数を合計Nで割ったものは確率になり， 　度数xk (k=1,2,...,n)は0（回），1（回），...，0（個），1（個），...，といった正または0の整数だから，これを度数の合計Nで割った確率pk (k=1,2,...,n)は０以上になります．
(2)←
f1+f2+···+fn=N
だから
.f1Nnn+.f2Nnn+···+.fnNnn=.NNnn
すなわち
p1+p2+···+pn=1
になります．

度数分布表

表５

変数X	x1	x2	…	xn	計
度数F	f1	f2	…	fn	N

.fnNnn=pnとおく
確率分布表

表６

確率変数X	x1	x2	…	xn	計
確率P	p1	p2	…	pn	1

【例１】
　100本のくじの中に，金賞1000円が1本，銀賞500円が2本，銅賞100円が10本入っている（残りははずれになっている）とき，このくじの中から１本引くとき，賞金の確率分布を求めてください．

「確率分布を求めよ」という問題には，確率分布表を示せばよい．

【例２】
　全部で5本の中に，当たりくじが3本入っているくじがある．このくじから同時に2本引くとき，その中に含まれる当たりくじの本数について確率分布を求めてください．

　当たりくじの本数を確率変数Xとして，各々の確率との対応表で示せばよい．
　ただし，当たりくじは全部で3本入っていますが，同時に2本しか引いていないので，当たりくじは多くとも2本までになります．
　なお，Ａという種類のくじがa本，Ｂという種類のくじがb本，合計a+b=N本入っているくじから，同時にn本取り出すとき，Ａがp本，Ｂがq本，合計p+q=nとなる確率は，
.aCp×bCqNCnnnnnnnnで求められます．

　正しい番号を選択してください．

【問題１】
　全部で7本のくじの中に，当たりくじが2本入っている．この中から同時に3本引くときに含まれる当たりくじの本数について確率分布を求めてください．

合計7本のくじから3本引く方法の総数は，N=7C3=35通りあり，どの出方も同様に確からしい．
　当たりくじ2本から0本，はずれくじ5本から3本，合計3本取ってできる組合せは，2C0×5C3=10通り
　当たりくじ2本から1本，はずれくじ5本から2本，合計3本取ってできる組合せは，2C1×5C2=20通り
　当たりくじ2本から2本，はずれくじ5本から1本，合計3本取ってできる組合せは，2C2×5C1=5通り
　したがって，各々の確率は.1035nn=.27n, .2035nn=.47n, .535nn=.17n

【問題２】
　全部で６枚のトランプのカードの中に，スペードが３枚，ハートが２枚，ダイヤが１枚入っている．裏返してよく切ってから，同時に３枚取り出すとき，取り出したカードに含まれるスペードの枚数について確率分布を求めてください．

合計6枚のカードから3枚取る方法の総数は，N=6C3=20通りあり，どの出方も同様に確からしい．
　スペード3枚から0枚，他の3枚から3枚，合計3枚取ってできる組合せは，3C0×3C3=1通り
　スペード3枚から1枚，他の3枚から2枚，合計3枚取ってできる組合せは，3C1×3C2=9通り
　スペード3枚から2枚，他の3枚から1枚，合計3枚取ってできる組合せは，3C2×3C1=9通り
　スペード3枚から3枚，他の3枚から0枚，合計3枚取ってできる組合せは，3C3×3C0=1通り
　したがって，各々の確率は.120nn, .920nn, .920nn, .120nn

【解説】
　５枚の硬貨を同時に投げたときに，表が２枚出る確率

　場合の数のときには区別できない物の数え方も登場しますが，確率の計算をするときは，「物は互いに区別できる」としなければなりません．
　このことを明示的に書いている教科書にお目にかかったことはありませんが，数学のモデルとしては「物に区別がないとき」「物に区別があるとき」のどちらでも扱えますが，人に見えるレベルの大きさを持った物は，問題に書かれていなくても「互いに区別できる」として計算したモデルだけが実際の実験と合います･･･区別ができないような光子の世界とは違います．
　Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅなんか問題文に書いてないじゃないかと思われる場合は，赤青黄緑黒，１，２，３，４，５などとしてもよい．

　一般に，１個の物についてあることが起る確率をp，そのことが起らない確率をq=1−pとするとき，互いに独立なn個の物について何らかの試行を行ったとき，そのうちのr個でそのことが起る確率は nCr prqn−r
で求められます．

※この結果は，１個の物についてn回繰り返して試行を行う場合に成り立つ「反復試行の確率」の公式と一致します．
　反復試行の場合には，１個の物が「以前にどんな結果が出たかを全く忘れて」「全く白紙の状態で」＝「１回ずつ独立に」n回繰り返されるのに対して，上に示した解説ではn個の物が「互いの結果に影響されずに」＝「各々独立に」1回だけ行われることになります．
　これらが同じ結果になるのは「互いに独立」だからです．

【問題３】
　５枚の硬貨を同時に投げるとき，表が出る枚数について確率分布を求めてください．

表が0,1,2,3,4,5枚出る確率は順に
5C0(.12n)5=.132nn, 5C1(.12n)5=.532nn, 5C2(.12n)5=.1032nn=.516nn
5C3(.12n)5=.1032nn=.516nn, 5C4(.12n)5=.532nn, 5C5(.12n)5=.132nn

【問題４】
　３個のさいころを同時に投げるとき，１の目が出るさいころの個数について確率分布を求めてください．

１の目が0,1,2,3個出る確率は順に
3C0(.16n)0(.56n)3=.125216nnn, 3C1(.16n)1(.56n)2=.75216nnn=.2572nn
3C2(.16n)2(.56n)1=.15216nnn=.572nn, 3C3(.16n)3(.56n)0=.1216nnn

【例３】
　全部で10本のくじの中に，当たりくじが3本入っている．この中から1本引き，結果を見てから元に戻してよくかきまわして再びくじを引くことを繰り返す．全部で5回くじを引くとき，くじに当たる回数について確率分布を求めてください．

　１回の試行であることが起る確率をp，そのことが起らない確率をq=1−pとするとき，この試行をn回繰り返したとき，ちょうどr回そのことが起る確率は nCr prqn−r
で求められます．

（参考）
この問題は，１個について当たりになる確率がp=.310nn，外れ
になる確率がq=.710nnとなっているくじを５個同時に引くときと
同じ結果になります．それは，くじが互いに独立だからです．

【例４】
　袋の中に赤玉が３個，白玉が２個，合計５個の同じ大きさで手触りも同じ玉が入っている．この中から１個取り出して，玉の色を見てから再び玉を取り出すことを繰り返す．ただし，取り出した玉は元に戻さないものとする．2回玉を取り出すときに，赤玉が出る回数について確率分布を求めてください．

（参考）
このような「非復元抽出」の問題を問題の趣旨に沿って論理的に解けば，.順列順列nnn で計算することになりますが，その結果は.組合せ組合せnnnnn で計算したものと同じになります．
　すなわち，この問題の場合，５個の玉から「同時に２個」取り出す場合の赤玉の個数と同じになります．
　例えば，赤玉が０個となる確率を組合せで計算すると
.3C0×2C25C2nnnnnnn=.110nn 赤玉が１個となる確率を組合せで計算すると
.3C1×2C15C2nnnnnnn=.610nn=.35n となって，結果は一致します．
　そもそも，「２個同時に」取り出すなんてことはできない相談で，実際には図のように，どちらかが0.0001秒でも早く出ます．だから，同時に取り出したように見えても，必ずどちらかが先に出たのと同じことになります（出題者が問題の前提を覆してしまってどうするの？）
　ただし，選択問題や穴埋め問題では，これで十分ですが記述式答案の場合，「なぜ組合せで計算できるのか」という訳を説明しないと，数学採点者の"義務"として減点するでしょう．

【問題５】
　さいころを３回投げるとき，５以上の目が出る回数の確率分布を求めてください．

　さいころを１回投げたときに，5以上(5または6）の目が出る確率は
p=.13n
　5以上の目がでない（1,2,3,4のいずれかになる）確率は
q=1−p=.23n
　このさいころを3回投げたときに，5以上の目がr回出る確率は
3Cr(.13n)r(.23n)n−r
となるから
0回→3C0(.13n)0(.23n)3=.827nn
1回→3C1(.13n)1(.23n)2=.1227nn=.49n
2回→3C2(.13n)2(.23n)1=.627nn=.29n
3回→3C3(.13n)3(.23n)0=.127nn

【問題６】
　袋の中に赤玉が４個，白玉が３個，青玉が２個の大きさが同じで感触も同じ玉が合計９個入っている．この中から１個取り出して，玉の色を見てから再び玉を取り出すことを繰り返す．ただし，取り出した玉は元に戻さないものとする．玉を3回取り出すときに，青玉が出る回数について確率分布を求めてください．

　青以外を他で表すものとする．
(1) 青が０回：他他他となるのは
.79n×.68n×.57n=.512nn (2) 青が１回：他他青または他青他または青他他となるのは
.79n×.68n×.27n+.79n×.28n×.67n+.29n×.78n×.67n=.12n (3) 青が２回：他青青または青他青または青青他となるのは
.79n×.28n×.17n+.29n×.78n×.17n+.29n×.18n×.77n=.112nn 結局，確率分布は次の表で表されます．

X	0	1	2	計
P	.512nn	.12n	.112nn	1

【問題７】
　袋の中に赤玉が３個，白玉が２個，合計５個の同じ大きさで手触りも同じ玉が入っている．この中から玉を１個取り出して，白玉が出るまで玉を取り出し続ける．ただし，取り出した玉は元に戻さないものとする．取り出す回数の確率分布を求めてください．

１回で白玉が出る確率は.25n １回目に白玉が出ずに，２回目に白玉が出る確率は
.35n×.24n=.310nn １回目も２回目も白玉が出ずに，３回目に白玉が出る確率は
.35n×.24n×.23n=.15n １回目～３回目まで白玉が出ずに，４回目に白玉が出る確率は
.35n×.24n×.13n×1=.110nn ※３回目まで白が出なかったときは，残り２個のうち２個とも白になるので，４回目には必ず白が出ます．

広告の位置がじゃまで、例２が見にくいのですが、消すor動かすっていうことってできますか？ 因みにｘ印のない広告です
＝＞［作者］：連絡ありがとう．確かにChromeで見たときだけ，～くじの賞金を扱う問題～の前までが，他のブラウザと全く違う表示になるようです．原因は解明できませんでしたが，応急処置をしておきました．リロードしてもらえば直っているはずです．

いつも丁寧な解説と図を載せて下さり感謝しています。硬貨の表の枚数の問題のところで、異なる5枚の硬貨A、B、C、D、Eのうち、表を向く硬貨2枚を選ぶ方法が5C2＝2!3!/5!になる理由が分かりませんでした。確かに解説にある通り最後の答えは10通りになりましたが、間にある階乗の式が自分の計算では何度やっても2×6/120＝12/120＝1/10になり、どうしても10にならなくてどのような意味があるのかが理解できませんでした。僕の計算が間違っているのか、誤植なのか教えてください。ちなみに自分は5×4/2×1になると思いました。中3で数検2級の2次が合格できるようにこのサイトを利用しています。本当に助かっています。
＝＞［作者］：連絡ありがとう．分母と分子が逆になっていましたので訂正しました．