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)2x を求めなさい。小数で答えなさい。

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

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

f(x) = ln(1 + x)/sin(2x)x → 0
L =
3.微分ふつう
xyx = 2

f(x) = x·sin(x)(x はラジアン)とします。f′(2) を求めなさい。

f(x) = x·sin(x)x = 2 rad
f′(2) =
4.微分むずかしい
xyx = 1

f(x) = 3x2 − x + 6 の x = 1 における接線は、y 軸と y = b で交わります。b を求めなさい。

f(x) = 3x2 − x + 6x = 1
b =
5.積分ふつう
xy15y = x ln x

I = ∫₁5 x·ln x dx を計算しなさい。

∫₁5 x ln x dx
I =
6.積分むずかしい
xyy = x2​y = 3x

y = x2 と y = 3x で囲まれた部分の面積 A を求めなさい。

y = x2y = 3x
A =
7.複素数ふつう
ReIm55−5−51010−10−10θz

z = 9 − j5 を指数形式 r·ejθ で表してください。θ をラジアンで、−π から π の間で答えてください。

z = 9 − j5
θ = rad
8.複素数むずかしい
ReIm11−1−122−2−2z₁z₂

z³ + z² − z + 15 = 0 の解の 1 つは z₁ = 1 + j2 です。係数は実数です。実数の解 r を求めてください。

z₁ = 1 + j2
r =
9.微分方程式ふつう
tyy(0) = 4y(1.5) = ?

y(0) = 4、y′(0) = 2 として y″ + 4y′ + 3y = 0 を解きなさい。y(1.5) を求めなさい。

y″ + 4y′ + 3y = 0y(0) = 4y′(0) = 2
y(1.5) =
10.微分方程式むずかしい
xy13(1, 5)y(3) = ?

x > 0 で初期値問題 y′ + y/x = 2x2、y(1) = 5 を解きなさい。y(3) を求めなさい。

y′ + y/x = 2x2y(1) = 5
y(3) =
11.行列と行列式ふつう
A =322−41−511−2

示された 3×3 行列 A の行列式 det A を求めなさい。

A = [3 2 2; −4 1 −5; 1 1 −2]
det A =
12.行列と行列式むずかしい
A =4−53−4b =−78

連立方程式 4x − 5y = −7、3x − 4y = 8 を解きなさい。x を求めなさい。

4x − 5y = −73x − 4y = 8
x =
13.ベクトル:内積と外積ふつう
xyzab

a = (−1, 3, 1) の b = (0, −4, −1) 上へのスカラー射影 compb a、つまり a の b 方向の成分を求めよ。

a = (−1, 3, 1)b = (0, −4, −1)
compb a =
14.ベクトル:内積と外積むずかしい
xyzab

a = (−5, 5, 6)、b = (−2, −1, −2) のとき、外積 a × b の z 成分 (a × b)z を求めよ。

a = (−5, 5, 6)b = (−2, −1, −2)
(a × b)z =
15.確率ふつう
xp(x)00.220.3540.3560.1μ = 2.7

示された分布について、X の標準偏差 σ を求めなさい。

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.2, 0.35, 0.35, 0.1
σ =
16.確率むずかしい
n = 6, p = 0.7: P(X = 4) = ?k0123456

あるテストには選択問題が 6 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 0.7 で正解します。ちょうど 4 問正解する確率 P はいくつですか?

n = 6p = 0.7k = 4
P =
17.記述統計ふつう
25303540455055

データの標本標準偏差 s を求めなさい:35, 56, 43, 45, 45, 24。

n = 6
s =
18.記述統計むずかしい
z −2−1012

試験の点数は平均 60、標準偏差 20 の正規分布に従います。90 点の z スコア z を求めなさい。

μ = 60σ = 20x = 90
z =
19.正規分布ふつう
340 kg388 kgT = X₁ + … + X₄?

荷物を持つ乗客 の質量は互いに独立で、平均 85 kg、標準偏差 12 kg の正規分布に従います。そのうち 4 個の合計質量が 388 kg 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。

μ = 85 kgσ = 12 kgn = 4> 388 kg
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 = 7.389

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→∞ 2·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 = 2·1 = 2

対数をもとに戻す

L = e2 = 7.389

答え

L = 7.389
2.極限

答え: L = 0.5

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)。

ロピタルの定理

L = limx→0 [1/(1 + x)]/[2·cos 2x]

x = 0 を代入する

L = 1/2 = 0.5

答え

L = 0.5
3.微分

答え: f′(2) = 0.077

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。

積の法則と連鎖律

f′(x) = sin(x) + x·cos(x)

代入する

f′(2) = 0.9093 + 2·(−0.4161) = 0.077

答え

f′(2) = 0.077
4.微分

答え: b = 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。

接点と傾き

f(1) = 8
f′(x) = 6x − 1 → f′(1) = 5

x = 0 での接線の値

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 8 − 5·1 = 3

答え

b = 3
5.積分

答え: I = 14.12

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

(12.5·ln 5 − 6.25) − (0 − 0.25) = 14.12

答え

I = 14.12
6.積分

答え: A = 4.5

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

x2 = 3x → x = 0, x = 3

上から下を引いて積分する

A = [1.5x2 − 0.3333x3]03 = 4.5

答え

A = 4.5
7.複素数

答え: θ = −0.5071 rad

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。

絶対値

r = √(81 + 25) = 10.3

ラジアンでの偏角

θ = −29.05° = −29.05·π/180 = −0.5071 rad

指数形式

z = 10.3·e−j0.5071

答え

θ = −0.5071 rad
8.複素数

答え: r = −3

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。

共役な対

z₂ = 1 − j2
(z − z₁)(z − z₂) = z² − 2·1·z + (1² + 2²) = z² − 2z + 5

2 次式でくくり出す

z³ + z² − z + 15 = (z² − 2z + 5)(z + 3)

実数の解

r = −3

答え

r = −3

解の和で確かめましょう:z₁ + z₂ + r = 2 + (−3) = −1 = −(1)。

9.微分方程式

答え: y(1.5) = 1.529

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。

特性方程式の根

(r + 1)(r + 3) = 0 → r = −1, −3

初期値から求める定数

A + B = 4, −1A − 3B = 2
A = 7, B = −3

計算する

y(1.5) = 7·e−1.5 + (−3)·e−4.5 = 1.529

答え

y(1.5) = 1.529
10.微分方程式

答え: y(3) = 15

1 階微分方程式:dy/dt = k·y の解は y = y₀·ekt です(k > 0 なら増加、k < 0 なら減少)。半減期 T からは k = ln 2/T が得られます。ニュートンの冷却法則 dT/dt = −k·(T − Tₐ) からは T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt が得られます。線形方程式 y′ + p(x)·y = q(x) は積分因子 μ = e∫p dx を使って解きます:(μy)′ = μq なので、μy = ∫μq dx + C です。

積分因子

μ = e∫1/x dx = x1

積分する

(x1y)′ = 2x3 → x1y = 2x4/4 + C

初期条件

5 = 2/4 + C → C = 4.5

計算する

y(3) = (2·34/4 + 4.5)/31 = 15

答え

y(3) = 15
11.行列と行列式

答え: det A = −27

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。

第 1 行の 2×2 小行列式

M₁₁ = 3, M₁₂ = 13, M₁₃ = −5

余因子展開

det A = 3·3 − 2·13 + 2·(−5) = −27

答え

det A = −27
12.行列と行列式

答え: x = −68

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 = 4·(−4) − (−5)·3 = −1

x の列を置き換える

det Aₓ = (−7)·(−4) − (−5)·8 = 68
x = 68/(−1) = −68

答え

x = −68
y = −53
13.ベクトル:内積と外積

答え: compb a = −3.153

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 = (−1)·0 + 3·(−4) + 1·(−1) = −13

b の長さ

|b| = √(0² + (−4)² + (−1)²) = 4.123

スカラー射影

compb a = a·b/|b| = −13/4.123 = −3.153

答え

compb a = −3.153

負:a には b と逆向きの成分があります。

14.ベクトル:内積と外積

答え: (a × b)z = 15

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.

外積を成分ごとに計算する

(a × b)x = aybz − azby = 5·(−2) − 6·(−1) = −4
(a × b)y = azbx − axbz = 6·(−2) − (−5)·(−2) = −22
(a × b)z = axby − aybx = (−5)·(−1) − 5·(−2) = 15

求める成分

(a × b)z = 15

答え

(a × b)z = 15

検算:a × b は両方のベクトルに垂直なので、a および b との内積は 0 です。

15.確率

答え: σ = 1.819

離散確率変数:確率分布は、変数がとりうるすべての値 x とその確率 p(x) を並べたものです。確率は 0 と 1 の間にあり、合計は 1 になります。期待値(平均)は E(X) = Σx·p(x) で、長期的な平均です。分散は Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²、標準偏差は σ = √Var(X) です。一次変換 Y = aX + b では E(Y) = a·E(X) + b、Var(Y) = a²·Var(X)、σY = |a|·σX となり、定数を加えてもばらつきは変わりません。

平均

μ = 0·0.2 + 2·0.35 + 4·0.35 + 6·0.1 = 2.7

2 乗の平均

E(X²) = 0·0.2 + 4·0.35 + 16·0.35 + 36·0.1 = 10.6

分散

Var(X) = 10.6 − 2.7² = 3.31
σ = √3.31 = 1.819

答え

σ = 1.819
16.確率

答え: P = 0.3241

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 = 4) = 15·0.74·0.32 = 15·0.2401·0.09 = 0.3241

答え

P = 0.3241
17.記述統計

答え: s = 10.82

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 = 248/6 = 41.33

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = (−6.333)² + 14.67² + 1.667² + 3.667² + 3.667² + (−17.33)² = 585.3

標準偏差

s = √(585.3/5) = 10.82

答え

s = 10.82
18.記述統計

答え: z = 1.5

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 = (90 − 60)/20 = 1.5

答え

z = 1.5
19.正規分布

答え: P = 0.02275

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。

合計の分布

μT = 340 kg, σT = 12·√4 = 24 kg

標準化する

z = (388 − 340)/24 = 2

確率

P = 1 − Φ(2) = 0.02275

答え

P = 0.02275
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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