統計検定3級|流し読みレッスン 第106話

正規分布の確率計算 ① 「面積」で考える

さえちゃん
さえ

第7章のラスト、正規分布で確率を計算する話だよ。まずは標準正規分布表の読み方から始めよう!

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第106話

正規分布の確率計算 ① 「面積」で考える

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統計検定3級|流し読みレッスン 第106話

正規分布の確率計算 ① 「面積」で考える

前回7-3で、二項分布と正規分布の形や性質を学びました。今回はいよいよ、確率を実際に計算していきます。

連続型の確率変数では「特定の値になる確率」に意味はなく、「ある範囲に入る確率」を考えるのでした。

正規分布でも同じです。曲線の下の面積が、そのまま確率になります。

左右対称な標準正規分布の釣鐘型の曲線

例として、標準正規分布N(0,1)で「ZがZ=1.5以下になる確率」を考えてみましょう。

これは、曲線の左端からZ=1.5までの面積です。

標準正規分布の数直線、左端からZ=1.5までの範囲がP(Z≤1.5)-33Z=1.5P(Z≤1.5)≒0.9332(Z)

この面積の答えは、P(Z≤1.5)≒0.9332(約93.32%)です。

さえ

この0.9332っていう数字、どこから来るの?って思うよね。その正体が標準正規分布表なんだよ!

こうした面積の値は、標準正規分布表にあらかじめ計算されています。

試験では、この表が問題用紙に添付されます。表から値を読み取って計算するのが基本です。

【記憶タイム】
標準正規分布表
(ひょうじゅんせいきぶんぷひょう)
Zの値ごとに面積(確率)をまとめた早見表。試験で配布される
✍ 紙に3回書いてみよう

試験の分布表の多くは、P(0≤Z≤z)(中央0からzまでの面積)を載せています。

標準正規分布は左右対称なので、右半分さえわかれば全体が計算できるからです。

よく出る値を確認しておきましょう。z=1.0なら0.3413、z=1.96なら0.4750、z=2.0なら0.4772です。

この表を使った計算には、4つの典型パターンがあります。

すべて「対称性」と「左半分は0.5」の2つの発想で求められます。

①P(0≤Z≤a)は、表から直接読みます。例:P(0≤Z≤1.5)=0.4332。

数直線上のZ=0からZ=1.5までの範囲、面積は0.4332-33Z=0Z=1.50.4332(Z)

②P(Z≤a)は、0.5に表の値を足します。例:P(Z≤1.5)=0.5+0.4332=0.9332。

数直線上の左端からZ=1.5までの範囲、面積は0.9332-33Z=1.50.9332(Z)

③P(Z≥a)は、0.5から表の値を引きます。例:P(Z≥1.5)=0.5−0.4332=0.0668。

数直線上のZ=1.5から右端までの範囲、面積は0.0668-33Z=1.50.0668(Z)

④P(a≤Z≤b)は、表の値どうしの引き算(同符号)か足し算(異符号)です。

数直線上のZ=0.5からZ=1.5までの範囲、面積は0.2417-33Z=0.5Z=1.50.2417(Z)

例:P(0.5≤Z≤1.5)=0.4332−0.1915=0.2417。0.5から1.5までの面積です。

ここで大事なのは、4つとも暗記するのではなく「どこの面積か」を絵で確認することです。

釣鐘曲線を描いて、求めたい範囲に印をつければ、足すか引くかは自然にわかります。

さえ

数式だけで覚えようとすると絶対こんがらがるから、まず曲線の絵を描くのがコツだよ!

標準正規分布表を使った確率計算は、試験でも頻出です。面積のイメージをしっかり持っておきましょう。

次回は、この計算をExcel関数で行う方法と、一般の正規分布への標準化を学びます。