統計検定3級|流し読みレッスン 第127話

区間推定 ③ 信頼区間の正しい意味(よくある誤解)

さえちゃん
さえ

ここでは、95%信頼区間のいちばん誤解されやすいポイントを整理して、区間推定シリーズを完結させるよ!

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第127話

区間推定 ③ 信頼区間の正しい意味(よくある誤解)

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統計検定3級|流し読みレッスン 第127話

区間推定 ③ 信頼区間の正しい意味(よくある誤解)

今回は、区間推定でいちばん大事な「信頼区間の正しい意味」を整理します。

ここは初学者がとても誤解しやすいポイント。じっくり見ていきましょう。

「95%信頼区間が45.6%〜54.4%」と言われたとき、多くの人はこう考えがちです。

❌「真の母比率は、95%の確率でこの区間に入っている」

さえ

これ、直感的にはすごく自然な考え方なんだけど……実は厳密には正しくないんだよね。

統計学(頻度主義)での正しい解釈はこうです。

⭕「同じ手順で何度も標本を取って信頼区間を作ったら、そのうち95%が真の値を含む」

【記憶タイム】
信頼区間の正しい解釈
「真の値が95%の確率で入る」ではなく「95%の区間が真の値を含む」
✍ 紙に3回書いてみよう

違いのポイントは「確率の主語」です。

真の値(μやp)は、確率的に動かない固定された定数です。

動くのは「標本」と、そこから作られる「信頼区間」のほうなんです。

一部を取り出して、図でイメージしてみましょう。真の値は動かない1本の線です。

真の値は固定された1点だが、標本ごとに信頼区間の位置はズレる。多くは真の値を含むが、まれに外れる区間もある4060真の値(固定)標本①(含む)標本②(含む)標本③(含む)標本④(含む)標本⑤(含まない)標本⑥(含む)(母比率の推定値(%))

標本を取るたびに、信頼区間の位置は少しずつズレます。

いくつか作ってみると、ほとんどの区間が真の値を含みますが……

まれに、真の値を含まない区間もできてしまいます。

20本の信頼区間を作ったら、約19本(95%)が真の値を含み、約1本(5%)は外れる計算です。

【記憶タイム】
信頼区間が真の値を含む確率
個々の区間ではなく「同じ手順を繰り返したときの成功率」が95%
✍ 紙に3回書いてみよう

なぜここまで厳密に区別するのか。3級の試験にも関わるので確認しておきます。

「真の値が確率的に動く」と考えると、固定された定数のはずの母数が揺れて見えます。

でも実際に揺れているのは標本のほう。信頼区間は、その標本から計算した結果にすぎません。

さえ

「真の値が動く」んじゃなくて「区間のほうが動く」。ここだけは絶対に取り違えないでね!

選択肢の文章にこの違いが仕込まれることがあるので、正確な言い回しを覚えておきましょう。

それでは、区間推定シリーズ全3話をまとめます。

点推定は1つの値、区間推定は幅を持った範囲で答える方法でした。

95%信頼区間の鍵は、正規分布で±1.96×標準偏差の範囲に95%が入るという性質です。

母平均の95%信頼区間はx̄±1.96×(σ/√n)、母比率はp̂±1.96×√(p̂(1−p̂)/n)でした。

信頼度を高めると係数が大きくなり、区間の幅は広くなります。

標本サイズnを大きくすると、誤差の幅は狭くなります(√nが分母だからです)。

そして最大のポイントは「真の値が95%の確率で入る」ではなく「95%の区間が真の値を含む」でした。

さえ

区間推定、おつかれさま!信頼区間の意味さえ押さえておけば、もう怖くないよ。

次は『仮説検定』——3級講座の最終シリーズです。