工業数学:直前対策パック

公式集、全トピックの解法の要点、20 問の演習問題。完全な解答は巻末にあります。

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1公式と解法

極限

直接代入
まず x = a を代入する。0/0 なら式を簡単にする
因数分解して約分
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
共役な式
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
無限大での極限
x の最高次の累乗で割る。次数が等しければ最高次の係数の比になる
特別な極限
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
ロピタルの定理
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

微分

べき乗の微分
(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
積の法則
(uv)′ = u′v + uv′
商の微分法
(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
連鎖律
f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
主な導関数
(eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

解き方

  1. 式の構造を見分けます:和、積、商、または合成関数。
  2. x の各累乗にべき乗の微分法を適用します。
  3. 必要に応じて積の微分法、商の微分法、合成関数の微分法を使います。
  4. 整理し、指定があればその点での値を求めます。

積分

べき乗の微分
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
定積分
∫ab f dx = F(b) − F(a)
主な不定積分
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
曲線で囲まれた面積
∫ab (f − g) dx

解き方

  1. できれば被積分関数を簡単な項の和に書き直します。
  2. べき乗の積分公式を適用します:∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1)。ex、1/x、sin、cos には基本の積分公式を使います。
  3. 関数とその導関数が一緒に現れていたら置換積分を使います。
  4. 定積分では F(b) − F(a) を計算します。

複素数

直交形式
z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
絶対値と偏角
|z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
極形式と指数形式
z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ
割り算
z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
積と商
r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
ド・モアブル
(r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
n 乗根
zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
p² < 4q の 2 次方程式
z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

解き方

  1. 演算に合った形を選びましょう:足し算と引き算には直交形式 a + jb、掛け算・割り算・冪・累乗根には極形式 r∠θ です。
  2. 展開するときは j² = −1 を使います。割り算は、分子と分母に分母の共役複素数を掛けて行います。
  3. 変換には r = √(a² + b²) と、点の図(象限を確認)から求めた θ を使い、戻すには a = r cos θ、b = r sin θ を使います。
  4. 冪にはド・モアブルの定理 (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ を使います。zⁿ = R∠φ では、n 個の解 R1/n∠((φ + 360°k)/n) をすべて挙げます。

微分方程式

指数関数的な増加・減少
dy/dt = ky → y = y0ekt
半減期
k = ln 2 / t½
ニュートンの冷却法則
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
積分因子
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
混合タンク
dm/dt = r·c − (r/V)·m

行列と行列式

2×2 の行列式
det = ad − bc
2×2 の逆行列
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
製品
(AB)ij = Σk AikBkj
固有値
det(A − λI) = 0
クラメルの公式
xi = det(Ai)/det(A)

ベクトル:内積と外積

大きさ
|a| = √(ax² + ay² + az²)
単位ベクトル
û = a/|a|
角度から成分を求める
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
内積
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
a の b 上へのスカラー射影
a·b/|b|
仕事
W = F·d
外積
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
面積
平行四辺形 |a × b|, 三角形 ½|a × b|
O まわりのモーメント
MO = r × F, r = A − O
平行六面体の体積
V = |a·(b × c)|

解き方

  1. すべてのベクトルを成分で書きます。大きさと角度で与えられた力には F·cos θ と F·sin θ を使います。
  2. 長さと向きには、大きさ √(x² + y² + z²) と単位ベクトル a/|a| を使います。
  3. 角度、射影、垂直性、仕事には内積を使います:a·b = |a||b|cos θ。
  4. 垂直なベクトル、面積、モーメントには外積を使います:3 つの成分を慎重に書き、順序 a × b を守ります。

確率

余事象
P(not A) = 1 − P(A)
加法定理
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
独立な事象
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
条件付き確率
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
二項分布
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

記述統計

平均
x̄ = Σx/n
標本標準偏差
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
中央値
並べ替えたデータの真ん中の値
z スコア
z = (x − μ)/σ
正規分布
±1σ 以内に 68%、±2σ 以内に 95%

正規分布

z スコア
z = (x − μ)/σ
x 未満
P(X < x) = Φ(z)
x より大きい
P(X > x) = 1 − Φ(z)
2 つの値の間
Φ(z2) − Φ(z1)
パーセンタイル
x = μ + z·σ

解き方

  1. 値を z スコアに変換します:z = (x − μ)/σ。
  2. z より左側の面積 Φ(z) を表で調べます。
  3. 右側の面積は 1 − Φ(z)、区間の面積は 2 つの左側の面積の差です。
  4. パーセンタイルでは逆にたどります:面積から z を求め、x = μ + z·σ とします。

2演習問題

1.極限ふつう
xyy = L

極限 L = limx→∞ (1 + 1/x)x を求めなさい。小数で答えなさい。

f(x) = (1 + 1/x)xx → ∞
L =
2.極限むずかしい
xyx = 0

極限 L = limx→0 (1 − cos 5x)/(2x²) を求めなさい。x の単位はラジアンとします。

f(x) = (1 − cos 5x)/(2x²)x → 0
L =
3.微分ふつう
xyx = 1

f(x) = x3·e−x とします。f′(1) を求めなさい。

f(x) = x3·e−xx = 1
f′(1) =
4.微分むずかしい
xy

f(x) = x3 − 7.5x2 + 18x とします。極小点の x 座標 x を求めなさい。

f(x) = x3 − 7.5x2 + 18x
x =
5.積分ふつう
xy13y = x ln x

I = ∫₁3 x·ln x dx を計算しなさい。

∫₁3 x ln x dx
I =
6.積分むずかしい
xyy = 0.5x2​y = 3x

y = 0.5x2 と y = 3x で囲まれた部分の面積 A を求めなさい。

y = 0.5x2y = 3x
A =
7.複素数ふつう
ReIm22−2−244−4−466−6−6θz

z = 8∠−40° を直交形式 a + jb で表し、実部 a を答えてください。

r = 8θ = −40°
a =
8.複素数むずかしい
ReIm11−1−122−2−233−3−3z₀z₁z₂

n = 3、w = 27∠−60° のとき、zⁿ = w の解は zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n)、k = 0, 1, 2 です。z₂ の虚部を求めてください。

w = 27∠−60°n = 3k = 2
Im(z₂) =
9.微分方程式ふつう
tyy(0) = 5y(2) = ?

y(0) = 5、y′(0) = -2 として y″ + 8y′ + 16y = 0 を解きなさい。y(2) を求めなさい。

y″ + 8y′ + 16y = 0y(0) = 5y′(0) = -2
y(2) =
10.微分方程式むずかしい
tyK = 1y(1.5) = ?

系が t ≥ 0 で y″ + 2y′ + 5y = 5 に従い、静止状態 y(0) = 0、y′(0) = 0 から始まります。y(1.5) を求めなさい。角度はラジアンとします。

y″ + 2y′ + 5y = 5y(0) = 0y′(0) = 0
y(1.5) =
11.行列と行列式ふつう
A =635−6B =3−3−36

示された行列について C = AB とします。成分 c21(第 2 行、第 1 列)を求めなさい。

A = [6 3; 5 −6]B = [3 −3; −3 6]
c21 =
12.行列と行列式むずかしい
A =5−635b =−811

連立方程式 5x − 6y = −8、3x + 5y = 11 を解きなさい。x を求めなさい。

5x − 6y = −83x + 5y = 11
x =
13.ベクトル:内積と外積ふつう
xyzab

ベクトル a = (0, 1, 2) と b = (5, 5, 2) のなす角 θ を度で求めよ。

a = (0, 1, 2)b = (5, 5, 2)
θ = °
14.ベクトル:内積と外積むずかしい
xyzrFOA

力 F = (−60, 50, −30) N が点 A(−4, −2, 3) に作用している。座標の単位はメートルである。 点 O(3, −3, 3) まわりの力のモーメントの z 成分 Mz を求めよ。

F = (−60, 50, −30) NA(−4, −2, 3) mO(3, −3, 3) m
Mz = N·m
15.確率ふつう
赤: 6青: 8

袋に赤玉 6 個と青玉 8 個が入っています。1 個目を戻さずに 2 個取り出します。2 個とも赤である確率 P はいくつですか?

6 / 8
P =
16.確率むずかしい
n = 8, p = 0.25: P(X = 5) = ?k012345678

あるテストには選択問題が 8 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 0.25 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 = 8p = 0.25k = 5
P =
17.記述統計ふつう
253035404550

データの標本標準偏差 s を求めなさい:22, 45, 32, 33, 52, 48。

n = 6
s =
18.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 50、標準偏差 12 の正規分布に従います。44 より大きい値の割合 P はいくつですか?

μ = 50σ = 12x = 44
P =
19.正規分布ふつう
4983P = ?

試験の得点は、平均 65 点、標準偏差 10 点 の正規分布に従います。49 から 83 点 の間にある割合はいくらですか?P を小数で答えなさい。

μ = 65σ = 10x1 = 49x2 = 83
P =
20.正規分布むずかしい
10 cm0X − Y?

ある集団の男性の身長 X と女性の身長 Y は独立な正規変数です:X は平均 180 cm、標準偏差 10 cm、Y は平均 170 cm、標準偏差 12 cm です。X が Y より大きい確率 P を求めなさい。z は小数第 2 位に丸めなさい。

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =

3溶液

1.極限

答え: L = 2.718

極限:まず直接代入してみます。0/0 になる場合は、先に式を簡単にします:因数分解して共通因数を約分するか、共役な式を掛けます。x → ∞ では、分子と分母を x の最高次の累乗で割ります。ロピタルの定理:f/g が 0/0 または ∞/∞ になるなら、lim f/g = lim f′/g′ です。分子と分母を別々に微分します(商の微分法は使いません)。

対数をとる

ln L = limx→∞ x·ln(1 + 1/x)

計算する

u → 0 のとき ln(1 + u)/u → 1 なので、x·ln(1 + a/x) → a です。

ln L = 1·1 = 1

対数をもとに戻す

L = e1 = 2.718

答え

L = 2.718
2.極限

答え: L = 6.25

極限:まず直接代入してみます。0/0 になる場合は、先に式を簡単にします:因数分解して共通因数を約分するか、共役な式を掛けます。x → ∞ では、分子と分母を x の最高次の累乗で割ります。ロピタルの定理:f/g が 0/0 または ∞/∞ になるなら、lim f/g = lim f′/g′ です。分子と分母を別々に微分します(商の微分法は使いません)。

1 回目の適用

5·sin 5x/(4x) → 0/0

2 回目の適用

25·cos 5x/4

x = 0 を代入する

L = 25/4 = 6.25

答え

L = 6.25
3.微分

答え: f′(1) = 0.7358

微分:導関数 f′(x) は x におけるグラフの傾きです。べき乗の法則:(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹。積の法則:(uv)′ = u′v + uv′。連鎖律:(f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x)。f′(x) = 0 のところではグラフの接線が水平になり、極大・極小・鞍点のいずれかです。

積の法則

f′(x) = u′v + uv′ = e−x·(3x2 + (−1)·x3)

代入する

f′(1) = 0.3679·(3 + (−1)) = 0.7358

答え

f′(1) = 0.7358
4.微分

答え: x = 3

微分:導関数 f′(x) は x におけるグラフの傾きです。べき乗の法則:(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹。積の法則:(uv)′ = u′v + uv′。連鎖律:(f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x)。f′(x) = 0 のところではグラフの接線が水平になり、極大・極小・鞍点のいずれかです。

導関数

f′(x) = 3x2 − 15x + 18 = 3·(x2 − 5x + 6)

f′(x) = 0 を解く

x = 2 または x = 3

どちらがどちらか

f″(x) = 6x − 15:極大では負、極小では正。

f″(2) = −3, f″(3) = 3
x = 3

答え

x = 3
5.積分

答え: I = 2.944

部分積分:∫u·dv = u·v − ∫v·du。積の微分公式から導かれます。u には、微分すると簡単になるほうの因子(x のべき乗や ln x)を選び、dv には、積分できるほうの因子(eˣ、sin x、cos x、または u = ln x のときの x)を選びます。定積分では、u·v を両端で評価します:∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du。因子 x² があるときは 2 回行います。

u と dv を選ぶ

u = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2

原始関数

∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4

極限

(4.5·ln 3 − 2.25) − (0 − 0.25) = 2.944

答え

I = 2.944
6.積分

答え: A = 18

定積分:∫ₐᵇ f(x) dx は、a から b までのグラフと x 軸の間の符号付き面積です。原始関数 F(F′ = f)を求め、F(b) − F(a) を計算します。べき乗の法則:∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1)。2 曲線の間の面積は ∫(上 − 下) dx です。

交点

0.5x2 = 3x → x = 0, x = 6

上から下を引いて積分する

A = [1.5x2 − 0.1667x3]06 = 18

答え

A = 18
7.複素数

答え: a = 6.128

極形式:z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ、r = |z|、θ = arg z です。直交形式に戻すには:a = r cos θ、b = r sin θ。偏角には象限の考慮が必要です:θ = atan(b/a) が使えるのは a > 0 のときだけで、a < 0 のときは 180° を足すか引きます。極形式では掛け算が簡単です:絶対値を掛けて偏角を足します。割り算では絶対値を割って偏角を引きます。

成分

a = 8·cos(−40°) = 6.128
b = 8·sin(−40°) = −5.142

直交形式

z = 6.128 − j5.142
a = 6.128

答え

a = 6.128
8.複素数

答え: Im(z₂) = −1.928

ド・モアブルの定理と累乗根:(r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ。方程式 zⁿ = R∠φ にはちょうど n 個の解があり、すべて絶対値は R1/n で、偏角は (φ + 360°·k)/n(k = 0, 1, …, n − 1)です:円周上に 360°/n ずつ等間隔に並びます。p² < 4q のとき、2 次方程式 z² + pz + q = 0 は複素数の解 z = −p/2 ± j√(q − p²/4) をもちます。実数係数の多項式の複素数の解は、必ず共役な対 a ± jb として現れます。

解の絶対値

271/3 = 3

解の偏角

θ₂ = (−60° + 360°·2)/3 = 220° → −140°

直交形式

z₂ = 3·(cos −140° + j sin −140°) = −2.298 − j1.928
Im(z₂) = −1.928

答え

Im(z₂) = −1.928

3 個の解は、半径 3 の円周上に 120° ずつ離れて並びます。

9.微分方程式

答え: y(2) = 0.01375

2 階線形方程式:y″ + b·y′ + c·y = 0 では y = ert とおきます。これから特性方程式 r² + b·r + c = 0 が得られます。異なる 2 つの実根 r₁ ≠ r₂ のときは y = A·er₁t + B·er₂t(過減衰)、重根 r のときは y = (A + Bt)·ert(臨界減衰)、複素根 −α ± jω のときは y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt)(不足減衰、振動)となります。初期値 y(0) と y′(0) から A と B が決まります。y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 の形に書くと、ωn は固有角周波数、ζ は減衰比で、ζ < 1 なら振動します。入力が一定の y″ + by′ + cy = c·K では、解は定常値 K に自由応答を加えたものです。

重根

(r + 4)² = 0 → r = −4

定数

A = y(0) = 5
y′(0) = B − 4A → B = -2 + 20 = 18

計算する

y(2) = (5 + 18·2)·e−8 = 0.01375

答え

y(2) = 0.01375
10.微分方程式

答え: y(1.5) = 1.205

2 階線形方程式:y″ + b·y′ + c·y = 0 では y = ert とおきます。これから特性方程式 r² + b·r + c = 0 が得られます。異なる 2 つの実根 r₁ ≠ r₂ のときは y = A·er₁t + B·er₂t(過減衰)、重根 r のときは y = (A + Bt)·ert(臨界減衰)、複素根 −α ± jω のときは y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt)(不足減衰、振動)となります。初期値 y(0) と y′(0) から A と B が決まります。y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 の形に書くと、ωn は固有角周波数、ζ は減衰比で、ζ < 1 なら振動します。入力が一定の y″ + by′ + cy = c·K では、解は定常値 K に自由応答を加えたものです。

定常値と根

yss = 1, r = −1 ± 2j

初期値から求める定数

y(0) = 1 + A = 0 → A = −1
y′(0) = −1A + 2B = 0 → B = −0.5

計算する

y(1.5) = 1·(1 − e−1.5(cos 3 + 0.5·sin 3)) = 1.205

答え

y(1.5) = 1.205
11.行列と行列式

答え: c21 = 33

行列:2×2 行列の行列式は ad − bc です。3×3 では 1 つの行に沿って展開します:各成分に、その行と列を除いた 2×2 行列の行列式を掛け、符号は + − + と交互にします。固有値 λ は det(A − λI) = 0 を満たし、2×2 では λ² −(トレース)·λ + det = 0 です。

行 × 列

c21 = 5·3 + (−6)·(−3) = 33

答え

c21 = 33
12.行列と行列式

答え: x = 0.6047

行列:2×2 行列の行列式は ad − bc です。3×3 では 1 つの行に沿って展開します:各成分に、その行と列を除いた 2×2 行列の行列式を掛け、符号は + − + と交互にします。固有値 λ は det(A − λI) = 0 を満たし、2×2 では λ² −(トレース)·λ + det = 0 です。

係数行列の行列式

det A = 5·5 − (−6)·3 = 43

x の列を置き換える

det Aₓ = (−8)·5 − (−6)·11 = 26
x = 26/43 = 0.6047

答え

x = 0.6047
y = 1.837
13.ベクトル:内積と外積

答え: θ = 56.79 °

Dot product: a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.

内積

a·b = 0·5 + 1·5 + 2·2 = 9

大きさ

|a| = √(0² + 1² + 2²) = 2.236
|b| = √(5² + 5² + 2²) = 7.348

位相角

cos θ = 9/(2.236·7.348) = 0.5477
θ = arccos(0.5477) = 56.79°

答え

θ = 56.79°
14.ベクトル:内積と外積

答え: Mz = −290 N·m

Cross product: a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.

O から A への位置ベクトル

r = A − O = (−4, −2, 3) − (3, −3, 3) = (−7, 1, 0) m

モーメント M = r × F

(r × F)x = ryFz − rzFy = 1·(−30) − 0·50 = −30 N·m
(r × F)y = rzFx − rxFz = 0·(−60) − (−7)·(−30) = −210 N·m
(r × F)z = rxFy − ryFx = (−7)·50 − 1·(−60) = −290 N·m

求める成分

Mz = −290 N·m

答え

Mz = −290 N·m
15.確率

答え: P = 0.1648

確率:どの結果も同様に確からしいとき、P(A) = 該当する場合の数/全体の場合の数。独立な事象は掛け合わせます:P(A かつ B) = P(A)·P(B)。余事象がよく役立ちます:P(少なくとも 1 回) = 1 − P(1 回もない)。二項分布:成功確率 p の独立な試行を n 回行うと、P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ。

1 回目と 2 回目

P = 6/14 · 5/13 = 30/182 = 0.1648

答え

P = 0.1648
16.確率

答え: P = 0.02307

確率:どの結果も同様に確からしいとき、P(A) = 該当する場合の数/全体の場合の数。独立な事象は掛け合わせます:P(A かつ B) = P(A)·P(B)。余事象がよく役立ちます:P(少なくとも 1 回) = 1 − P(1 回もない)。二項分布:成功確率 p の独立な試行を n 回行うと、P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ。

二項分布の公式

P(X = 5) = 56·0.255·0.753 = 56·0.0009766·0.4219 = 0.02307

答え

P = 0.02307
17.記述統計

答え: s = 11.48

記述統計:平均は合計を n で割ったもの、中央値は並べ替えたデータの真ん中の値です(n が偶数なら真ん中 2 つの平均)。標本標準偏差は s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z スコア z = (x − μ)/σ は、値が平均から標準偏差何個分離れているかを表します。

平均

x̄ = 232/6 = 38.67

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = (−16.67)² + 6.333² + (−6.667)² + (−5.667)² + 13.33² + 9.333² = 659.3

標準偏差

s = √(659.3/5) = 11.48

答え

s = 11.48
18.記述統計

答え: P = 0.6915

記述統計:平均は合計を n で割ったもの、中央値は並べ替えたデータの真ん中の値です(n が偶数なら真ん中 2 つの平均)。標本標準偏差は s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z スコア z = (x − μ)/σ は、値が平均から標準偏差何個分離れているかを表します。

標準化する

z = −0.5

標準正規分布表

Φ(−0.5) = 0.3085
P = 1 − 0.3085 = 0.6915

答え

P = 0.6915
19.正規分布

答え: P = 0.9093

正規分布:値 x を z スコア z = (x − μ)/σ に変換します。これは平均から標準偏差何個分離れているかを表します。z 表(または Φ(z))は z より左側の面積、つまり P(X < x) を与えます。右側の面積は 1 − Φ(z)、2 つの値の間の面積はそれぞれの左側の面積の差です。

z スコア

z₁ = (49 − 65)/10 = −1.6
z₂ = (83 − 65)/10 = 1.8

間の面積

P = Φ(1.8) − Φ(−1.6) = 0.9641 − 0.0548 = 0.9093

答え

P = 0.9093
20.正規分布

答え: P = 0.7389

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 = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15.62 cm

標準化する

z = (0 − 10)/15.62 = −0.64

確率

P = 1 − Φ(−0.64) = 0.7389

答え

P = 0.7389

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