高校数学 公式・解法ノート
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二項分布 B(n,\,p)

着眼点「1回の確率が p の試行を n 回独立にくり返したときの回数」なら二項分布。平均・分散は公式で一発。

P(X=r)={}_n\mathrm{C}_r\,p^r q^{n-r}\quad(q=1-p)E(X)=np,\quad V(X)=npq,\quad \sigma(X)=\sqrt{npq}
例題
1
1枚の硬貨を4回投げ、表の出る回数を X とする。P(X=3) と E(X),\ V(X) を求めよ。
解答
X は B\left(4,\,\frac12\right) に従う。P(X=3)={}_4\mathrm{C}_3\left(\frac12\right)^3\left(\frac12\right)^1=\frac{4}{16}=\frac14E(X)=4\cdot\frac12=2,\quad V(X)=4\cdot\frac12\cdot\frac12=1
2
さいころを180回投げ、1の目が出る回数を X とする。Y=2X-10 の期待値と標準偏差を求めよ。
解答
X は B\left(180,\,\frac16\right) に従う。E(X)=180\cdot\frac16=30,\quad V(X)=180\cdot\frac16\cdot\frac56=25,\quad \sigma(X)=5E(Y)=2\cdot30-10=50,\quad \sigma(Y)=2\cdot5=10
ポイントE=np は、1回ごとに「起これば1・起こらなければ0」の確率変数を n 個足したもの、と説明すると納得しやすい。

「統計的な推測」の項目

  1. 確率分布と期待値 E(X)必須
  2. 分散 V(X) と標準偏差 σ(X)必須
  3. aX+b の期待値・分散必須
  4. 和の期待値・独立な確率変数の分散差がつく
  5. 二項分布 B(n, p)必須
  6. 正規分布と標準化(正規分布表の引き方)必須
  7. 二項分布の正規分布による近似必須
  8. 標本平均の分布必須
  9. 母平均の推定(信頼度95%)差がつく
  10. 仮説検定(二項分布の正規近似・両側検定)差がつく
  11. 母比率の推定・検定不要
  12. 連続型確率変数と確率密度関数不要
  13. 大数の法則不要

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