正規分布
ゾウ先生標準化すれば、どんな正規分布も同じ1枚の表で確率を調べられるよ。
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- 正規分布N(μ,σ²)は、確率分布(新しいタブで開きます)の一種で、平均μの近くほど多く、左右対称な釣鐘型になる連続型の分布だ。
- Z=(X−μ)/σと置くと、Zは平均0・分散1の標準正規分布N(0,1)に従う。正規分布表で確率(新しいタブで開きます)を求められる。
- N(50,25²)の例題で、ある値を標準化し、正規分布表の値を使って確率を求める。
詳しく
公式
正規分布N(μ,σ²)は、平均μの近くほど多く、左右対称な釣鐘型になる連続型の確率分布だ。
確率変数Xが正規分布N(μ,σ²)に従うとき、と置く。
Zは平均0・分散1の標準正規分布N(0,1)に従う。これを標準化という。
標準正規分布では、の確率などを正規分布表で調べられる。
μ±σ、μ±2σ、μ±3σに入る確率は、それぞれおよそ0.683、0.954、0.997になる。
例題
例題:確率変数Xが正規分布N(50,25²)に従うとする。X=99のときのZの値を求めよう。
になる。平均から標準偏差(新しいタブで開きます)の1.96倍だけ離れた値だ。
正規分布表でP(0≤Z≤1.96)=0.475とわかっているとする。P(Z≤1.96)を求めよう。
P(Z≤0)は対称性より0.5。P(Z≤1.96)=0.5+0.475=0.975になる。
なぜそうなるか
標準化すると、どんな平均・標準偏差の正規分布でも、同じ正規分布表1枚で確率を求められる。
正規分布はμ,σの値ごとに形が変わるため、表をそのまま使うことができない。
そこでZ=(X−μ)/σという共通の尺度に直し、どの正規分布も同じN(0,1)として扱えるようにする。
二項分布(新しいタブで開きます)B(n,p)も、nが大きくなると正規分布N(np,npq)に近づくことが知られている。
確認問題
確認問題(解答用紙)
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/math/normal-distribution/?from=print#quiz
確率変数Xが正規分布N(50,25²)に従うとき、X=99に対応するZの値を求めよ。
答え:____________
正解:1.96
Z=(X−μ)/σ=(99−50)/25=49/25=1.96。P(0≤Z≤1.96)=0.475のとき、P(Z≤1.96)を求めよ。
答え:____________
正解:0.975
P(Z≤0)=0.5なので、P(Z≤1.96)=0.5+0.475=0.975。P(0≤Z≤1.96)=0.475のとき、P(−1.96≤Z≤1.96)を求めよ。
答え:____________
正解:0.95
対称性より、両側の確率(新しいタブで開きます)を足して0.475×2=0.95。確率変数Xが正規分布N(μ,σ²)に従うとき、P(μ−σ≤X≤μ+σ)の近似値はどれか。
- ◯ 0.997
- ◯ 0.5
- ◯ 0.683
- ◯ 0.954
正解:0.683
μ±σの範囲に入る確率はおよそ0.683。μ±2σなら0.954、μ±3σなら0.997になる。
単元のポイント
- N(μ,σ²) 平均μ、分散σ²の正規分布
- 標準化 Z=(X−μ)/σで、平均0・分散1の標準正規分布N(0,1)に直す
- 68-95-99.7 μ±σ,μ±2σ,μ±3σに入る確率はおよそ0.683,0.954,0.997