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確率分布で判断する(期待値で損得・正規分布で偏差値)

📖 言葉で読む:期待値 →正規分布 →
0.500.300.100.100100200300賞金(円)
① 考えてみよう

1回100円のくじ。賞金は0・100・200・300円で、棒の高さがその金額の当たる確率だよ。やる価値はあるのかな?確率分布で確かめよう。

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  1. ① 考えてみよう
  2. 1

    1回100円のくじ。賞金は0・100・200・300円で、棒の高さがその金額の当たる確率だよ。やる価値はあるのかな?確率分布で確かめよう。

  3. 2

    100円払って引く価値はある?「1回で平均いくら戻ってくるか」がわかれば、得か損か判断できそうだね。棒の高さ(確率)から、どう求めればいいと思う?

  4. ② 考え方
  5. 3

    確率の棒を重さに見立てると、つり合う点(赤い▲)が期待値=「1回で平均いくら戻るか」。計算すると80円。1回80円ぶんしか戻らないんだ。

  6. 4

    でも参加費は100円。期待値80円 << 100円だから、引けば引くほど平均して損をする。これが「期待値で有利・不利を判断する」ってことだね。

  7. 5

    もし1等(300円)がもっと当たりやすかったら?▲がぐっと右へ動いて、期待値は100円に。参加費とちょうどトントン=損も得もないくじになるよ。

  8. 6

    期待値は「平均的にどうか」の判断だった。次は「自分はどの位置か」を判断したい。テストの点をたくさん集めると、平均を中心にこんな山(正規分布)になるんだ。

  9. 7

    平均μ=60点、標準偏差σ=10点としよう。平均±σ\pm\sigma(むらさきの帯=50〜70点)の中に、全体の約68%が入る。残り32%が両すそで、片側はその半分の約16%だね。

  10. 8

    偏差値は、平均を50・σ1つぶんを10とした目もりだよ。μ+σ=70点は平均より σ1つぶん上=偏差値60。さっきの上位約16%が、この偏差値60にあたるんだ。

  11. ③ 解答
  12. 9

    最初の問いの答えは「引くと損」。平均80円しか戻らず、参加費100円に届かないからだね。期待値で損得、正規分布で自分の位置。確率分布はどちらも「ものごとを数で判断する道具」なんだ。

答案の書き方(記述例)

解き方がわかったら、次は答案に書く番。テストの解答用紙には、こんなふうに書けば伝わるよ。

図の棒の上に書かれた確率より、賞金が 00 円、100100 円、200200 円、300300 円になる確率は、それぞれ 12\frac{1}{2}、310\frac{3}{10}、110\frac{1}{10}、110\frac{1}{10} である(確率の和は 11)。

1回で戻ってくる賞金の期待値は、(賞金)×\times(その確率)の和なので

0×12+100×310+200×110+300×110=0+30+20+30=800 \times \frac{1}{2} + 100 \times \frac{3}{10} + 200 \times \frac{1}{10} + 300 \times \frac{1}{10} = 0 + 30 + 20 + 30 = 80

期待値 8080 円は参加費 100100 円より小さいので、1回あたり平均して 100−80=20100 - 80 = 20 円ずつ損をする。

答え 損(引くほど損)。期待値 8080 円が参加費 100100 円に届かないから

減点されやすいポイント

期待値は「賞金の平均」ではなく、確率の重みをつけた平均だよ。4つの賞金をそのまま平均して (0+100+200+300)÷4=150(0 + 100 + 200 + 300) \div 4 = 150 円とすると、参加費より多くて「得」とまちがえてしまうね。判断の問題では、期待値と参加費のどちらが大きいかを式で比べてから結論を書こう。

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