試験の点数は平均 70、標準偏差 8 の正規分布に従います。66 点の z スコア z を求めなさい。
μ = 70σ = 8x = 66
z =
11.確率ふつう
公正なさいころを 6 回振ります。少なくとも 1 回 6 が出る確率 P はいくつですか?
n = 6
P =
12.確率むずかしい
あるテストには選択問題が 7 問あります。当てずっぽうで答える学生は、各問を独立に確率 0.6 で正解します。ちょうど 5 問正解する確率 P はいくつですか?
n = 7p = 0.6k = 5
P =
13.正規分布ふつう
X は平均 250 g、標準偏差 4 g の正規分布に従い、Y は X と独立で、平均 500 g、標準偏差 9 g の正規分布に従います。X + Y が 735.2 g を超える確率 P を求めなさい。z は小数第 2 位に丸めなさい。
μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 735.2 g
P =
14.正規分布むずかしい
穴の直径 D は平均 25.03 mm、標準偏差 0.01 mm の正規分布に従います。軸の直径 d は D と独立で、平均 25 mm、標準偏差 0.02 mm の正規分布に従います。無作為に選んだ軸は D − d > 0 のとき穴にはまります。はまる確率 P を求めなさい。z は小数第 2 位に丸めなさい。
穴: μ = 25.03 mm, σ = 0.01 mm軸: μ = 25 mm, σ = 0.02 mm
P =
15.信頼区間ふつう
15 個からなる標本の平均は 32.5、標準偏差は s = 3.5 です。母集団はほぼ正規分布に従います。 平均の 99% 信頼区間の誤差の幅 E を求めなさい。
正規変数の和と差:X と Y が独立で正規分布に従うなら、X + Y と X − Y も正規分布に従います。平均は足したり引いたりします:E(X ± Y) = μX ± μY。分散は差の場合でも常に足します:Var(X ± Y) = σX² + σY²、したがって σ = √(σX² + σY²) です。標準偏差を直接足すことはありません。同じ分布に従う独立な n 個の合計は、平均 n·μ、標準偏差 σ·√n です。そのあとはいつもどおり標準化します:z = (x − 平均)/σ とし、Φ(z) を読み取ります。
和の分布
μ = 750 g, σ = √(4² + 9²) = 9.849 g
標準化する
z = (735.2 − 750)/9.849 = −1.5
上側確率
P = 1 − Φ(−1.5) = 1 − 0.06681 = 0.9332
答え
P = 0.9332
14.正規分布
答え: P = 0.9099
正規変数の和と差:X と Y が独立で正規分布に従うなら、X + Y と X − Y も正規分布に従います。平均は足したり引いたりします:E(X ± Y) = μX ± μY。分散は差の場合でも常に足します:Var(X ± Y) = σX² + σY²、したがって σ = √(σX² + σY²) です。標準偏差を直接足すことはありません。同じ分布に従う独立な n 個の合計は、平均 n·μ、標準偏差 σ·√n です。そのあとはいつもどおり標準化します:z = (x − 平均)/σ とし、Φ(z) を読み取ります。
差の分布
μ = 25.03 − 25 = 0.03 mm, σ = 0.02236 mm
標準化する
z = (0 − 0.03)/0.02236 = −1.34
確率
P = 1 − Φ(−1.34) = 0.9099
答え
P = 0.9099
15.信頼区間
答え: E = 2.69
平均の信頼区間:x̄ ± 誤差の幅。母集団の σ が既知なら誤差の幅は z·σ/√n、標本標準偏差 s しかなければ自由度 n − 1 の t を使って t·s/√n です。臨界値:z = 1.645(90%)、1.96(95%)、2.576(99%)。誤差の幅を E 以下にするには n ≥ (z·σ/E)² が必要で、端数は切り上げます。
臨界値
df = n − 1 = 14, t = 2.977
誤差の幅
E = 2.977·3.5/√15 = 2.69
答え
E = 2.69
16.信頼区間
答え: E = 7.702 kg
Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.
プールした標準偏差
sp² = (12·6.5² + 7·5²)/19 = 35.89
sp = 5.991
誤差の幅
E = 2.861·5.991·√(1/13 + 1/8) = 7.702
答え
E = 7.702 kg
17.仮説検定と信頼区間
答え: t = 2.4
平均の検定:検定統計量は、標本平均が H₀ で主張された値から標準誤差何個分離れているかを表します:σ が既知なら z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n)、標本から推定するなら t = (x̄ − μ₀)/(s/√n)。信頼区間は x̄ ±(臨界値)·(標準誤差)です。