この記事では、「正規分布」とは何かをわかりやすく解説します。 正規分布表の見方や計算問題の解き方も説明しますので、ぜひこの記事を通してマスターしてくださいね! 正規分布とは?
さて、連続型確率分布では、分布曲線下の面積が確率を示すので、確率密度関数を定積分して確率を求めるのでしたね。 正規分布はかなりよく登場する確率分布なのに、毎回 \(f(x) = \displaystyle \frac{1}{\sqrt{2\pi}\sigma}e^{− \frac{(x − m)^2}{2\sigma^2}}\) の定積分をするなんてめちゃくちゃ大変です(しかも高校レベルの積分の知識では対処できない)。 そこで、「 正規分布を標準化して、あらかじめ計算しておいた確率(正規分布表)を利用しちゃおう! 」ということになりました。 \(m\), \(\sigma\) の値が異なっても、 縮尺を合わせれば対応する範囲の面積(確率)は等しい からです。 そうすれば、いちいち複雑な関数を定積分しないで、正規分布における確率を求められます。 ここから、正規分布の標準化と正規分布表の使い方を順番に説明していきます。 正規分布の標準化 ここでは、正規分布の標準化について説明します。 さて、\(m\), \(\sigma\) がどんな値の正規分布が一番シンプルで扱いやすいでしょうか?
また、正規分布についてさらに詳しく知りたい方は こちら をご覧ください。 (totalcount 73, 282 回, dailycount 1, 164回, overallcount 6, 621, 008 回) ライター: IMIN 正規分布
8413\)、(2) \(0. 2426\) 慣れてきたら、一連の計算をまとめてできるようになりますよ! 正規分布の標準偏差とデータの分布 一般に、任意の正規分布 \(N(m, \sigma)\) において次のことが言えます。 正規分布 \(N(m, \sigma)\) に従う確率変数 \(X\) について、 \(m \pm 1\sigma\) の範囲に全データの約 \(68. 3\)% \(m \pm 2\sigma\) の範囲に全データの約 \(95. 4\)% \(m \pm 3\sigma\) の範囲に全データの約 \(99. 7\)% が分布する。 これは、正規分布表から実際に \(\pm1\) 標準偏差、\(\pm2\) 標準偏差、\(\pm3\) 標準偏差の確率を求めてみるとわかります。 \(P(−1 \leq Z \leq 1) = 2 \cdot 0. 3413 = 0. 6826\) \(P(−2 \leq Z \leq 2) = 2 \cdot 0. 4772 = 0. 9544\) \(P(−3 \leq Z \leq 3) = 2 \cdot 0. 49865 = 0. 9973\) このように、正規分布では標準偏差を基準に「ある範囲にどのくらいのデータが分布するのか」が簡単にわかります。 こうした「基準」としての価値から、標準偏差という指標が重宝されているのです。 正規分布の計算問題 最後に、正規分布の計算問題に挑戦しましょう。 計算問題①「身長と正規分布」 計算問題① ある高校の男子 \(400\) 人の身長 \(X\) が、平均 \(171. 9 \ \mathrm{cm}\)、標準偏差 \(5. 4 \ \mathrm{cm}\) の正規分布に従うものとする。このとき、次の問いに答えよ。 (1) 身長 \(180 \ \mathrm{cm}\) 以上の男子生徒は約何人いるか。 (2) 高い方から \(90\) 人の中に入るには、何 \(\mathrm{cm}\) 以上あればよいか。 身長 \(X\) が従う正規分布を標準化し、求めるべき面積をイメージしましょう。 (2) では、高い方から \(90\) 人の割合を求めて、確率(面積)から身長を逆算します。 解答 身長 \(X\) は正規分布 \(N(171. 9, 5. 4^2)\) に従うから、 \(Z = \displaystyle \frac{X − 171.
答えを見る 答え 閉じる 標準化した値を使って、標準正規分布表からそれぞれの数値を読み取ります。基準化した値 は次の式から計算できます。 1: =172として標準化すると、 となります。このとき、標準正規分布に従う が0以上の値をとる確率 は標準正規分布表より0. 5です。 が0以下の値をとる確率 は余事象から と求められます。したがって、身長が正規分布に従うとき、平均身長以下の人は50%となります。 2:平均±1標準偏差となる身長は、それぞれ 、 となります。この値を標準化すると、 と であることから、求める確率は となります。標準正規分布は に対して左右対称であることから、次のように変形することができます。 また、累積分布関数の性質から、 は次のように変形することができます。 標準正規分布表から、 と となる確率を読み取ると、それぞれ「0. 5」、「0. 1587」です。以上から、 は次のように求められます。 日本人男性の身長が正規分布に従う場合、平均身長から1標準偏差の範囲におよそ70%の人がいることが分かりました。これは正規分布に関わる重要な性質で、覚えておくと便利です。 3: =180として標準化すると、 =1. 45となります。対応する値を標準正規分布表から読み取ると、「0. 0735」です。したがって、180cm以上の高身長の男性は、全体の7. 4%しかいないことが分かります。
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