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正規(せいき)分布(ぶんぷ)

ゾウ先生標準(ひょうじゅん)化(か)すれば、どんな正規(せいき)分布(ぶんぷ)も同(おな)じ1枚(まい)の表(ひょう)で確率(かくりつ)を調(しら)べられるよ。

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  1. 正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(μ,σ²)は、確率(かくりつ)分布(ぶんぷ)(新しいタブで開きます)の一種(いっしゅ)で、平均(へいきん)μの近(ちか)くほど多(おお)く、左右(さゆう)対称(たいしょう)な釣鐘(つりがね)型(がた)になる連続(れんぞく)型(がた)の分布(ぶんぷ)だ。
  2. Z=(X−μ)/σと置(お)くと、Zは平均(へいきん)0・分散(ぶんさん)1の標準(ひょうじゅん)正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(0,1)に従(したが)う。正規(せいき)分布表(ぶんぷひょう)で確率(かくりつ)(新しいタブで開きます)を求(もと)められる。
  3. N(50,25²)の例題(れいだい)で、ある値(あたい)を標準(ひょうじゅん)化(か)し、正規(せいき)分布表(ぶんぷひょう)の値(あたい)を使(つか)って確率(かくりつ)を求(もと)める。

詳しく

公式(こうしき)

正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(μ,σ²)は、平均(へいきん)μの近(ちか)くほど多(おお)く、左右(さゆう)対称(たいしょう)な釣鐘(つりがね)型(がた)になる連続(れんぞく)型(がた)の確率(かくりつ)分布(ぶんぷ)だ。

確率(かくりつ)変数(へんすう)Xが正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(μ,σ²)に従(したが)うとき、Z=X−μσZ=\frac{X-\mu}{\sigma}と置(お)く。

Zは平均(へいきん)0・分散(ぶんさん)1の標準(ひょうじゅん)正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(0,1)に従(したが)う。これを標準(ひょうじゅん)化(か)という。

標準(ひょうじゅん)正規(せいき)分布(ぶんぷ)では、0≤Z≤1.960\le Z\le1.96の確率(かくりつ)などを正規(せいき)分布表(ぶんぷひょう)で調(しら)べられる。

μ±σ、μ±2σ、μ±3σに入(はい)る確率(かくりつ)は、それぞれおよそ0.683、0.954、0.997になる。

正規分布の68-95-99.7%ルールAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

例題(れいだい)

例題(れいだい):確率(かくりつ)変数(へんすう)Xが正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(50,25²)に従(したが)うとする。X=99のときのZの値(あたい)を求(もと)めよう。

Z=99−5025=1.96Z=\frac{99-50}{25}=1.96になる。平均(へいきん)から標準偏差(ひょうじゅんへんさ)(新しいタブで開きます)の1.96倍(ばい)だけ離(はな)れた値(あたい)だ。

正規(せいき)分布表(ぶんぷひょう)でP(0≤Z≤1.96)=0.475とわかっているとする。P(Z≤1.96)を求(もと)めよう。

P(Z≤0)は対称性(たいしょうせい)より0.5。P(Z≤1.96)=0.5+0.475=0.975になる。

標準化でXの値をZの値に移すAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

なぜそうなるか

標準(ひょうじゅん)化(か)すると、どんな平均(へいきん)・標準偏差(ひょうじゅんへんさ)の正規(せいき)分布(ぶんぷ)でも、同(おな)じ正規(せいき)分布表(ぶんぷひょう)1枚(まい)で確率(かくりつ)を求(もと)められる。

正規(せいき)分布(ぶんぷ)はμ,σの値(あたい)ごとに形(かたち)が変(か)わるため、表(ひょう)をそのまま使(つか)うことができない。

そこでZ=(X−μ)/σという共通(きょうつう)の尺度(しゃくど)に直(なお)し、どの正規(せいき)分布(ぶんぷ)も同(おな)じN(0,1)として扱(あつか)えるようにする。

二(に)項(こう)分布(ぶんぷ)(新しいタブで開きます)B(n,p)も、nが大(おお)きくなると正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(np,npq)に近(ちか)づくことが知(し)られている。

確認問題

問題 1 / 4確率(かくりつ)変数(へんすう)Xが正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(50,25²)に従(したが)うとき、X=99に対応(たいおう)するZの値(あたい)を求(もと)めよ。

確認問題(解答用紙)

この問題を端末で解くための QR コード

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

  1. 確率(かくりつ)変数(へんすう)Xが正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(50,25²)に従(したが)うとき、X=99に対応(たいおう)するZの値(あたい)を求(もと)めよ。

    答え:____________

    正解:1.96
    Z=(X−μ)/σ=(99−50)/25=49/25=1.96。

  2. P(0≤Z≤1.96)=0.475のとき、P(Z≤1.96)を求(もと)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。

  3. P(0≤Z≤1.96)=0.475のとき、P(−1.96≤Z≤1.96)を求(もと)めよ。

    答え:____________

    正解:0.95
    対称性(たいしょうせい)より、両側(りょうがわ)の確率(かくりつ)(新しいタブで開きます)を足(た)して0.475×2=0.95。

  4. 確率(かくりつ)変数(へんすう)Xが正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(μ,σ²)に従(したが)うとき、P(μ−σ≤X≤μ+σ)の近似値(きんじち)はどれか。

    • ◯ 0.997
    • ◯ 0.5
    • ◯ 0.683
    • ◯ 0.954

    正解:0.683
    μ±σの範囲(はんい)に入(はい)る確率(かくりつ)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(へいきん)μ、分散(ぶんさん)σ²の正規(せいき)分布(ぶんぷ)
  • 標準(ひょうじゅん)化(か) Z=(X−μ)/σで、平均(へいきん)0・分散(ぶんさん)1の標準(ひょうじゅん)正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(0,1)に直(なお)す
  • 68-95-99.7 μ±σ,μ±2σ,μ±3σに入(はい)る確率(かくりつ)はおよそ0.683,0.954,0.997
問題を解く
単元のポイント
  • N(μ,σ²) 平均(へいきん)μ、分散(ぶんさん)σ²の正規(せいき)分布(ぶんぷ)
  • 標準(ひょうじゅん)化(か) Z=(X−μ)/σで、平均(へいきん)0・分散(ぶんさん)1の標準(ひょうじゅん)正規(せいき)分布(ぶんぷ)N(0,1)に直(なお)す
  • 68-95-99.7 μ±σ,μ±2σ,μ±3σに入(はい)る確率(かくりつ)はおよそ0.683,0.954,0.997