統計的な推測の問題
箱の中に、当たりくじが 本、はずれくじが 本入っている。この箱からくじを 本引き、当たりかはずれかを確認してから箱に戻す。この試行を 回繰り返し、当たりくじを引いた回数を とする。確率変数 の分散 を求めよ。
この問題で使うもの
- 二項分布(説明と入口の問題)
- 確率の定義と和事象・余事象(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(17 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
二項分布の技能を使います。くじを戻すので各回は独立です。 がどんな二項分布 に従うかを考えましょう。
ヒント 2
二項分布 に従う確率変数の分散は です。
ヒント 3
1 回で当たりを引く確率は なので、 は に従います。あとは と を公式に代入しましょう。
答えと解説
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解説を読む
手順1:1回の試行で当たりを引く確率を求める。
くじは全部で 本あり、そのうち当たりは 本なので、1 回の試行で当たりを引く確率は
である。
手順2: が二項分布に従うことを確かめる。
引いたくじは毎回箱に戻すので、各回の試行は独立で、どの回も当たりを引く確率は である。この試行を 回繰り返したときの当たりの回数が なので、 は二項分布 に従う。
手順3:分散の公式 を使う。
, , を代入して
(参考:期待値は である。)
よって である。
別解
1回の試行で当たりを引く確率は 。くじは毎回箱に戻すので、各試行は独立で、 は二項分布 に従う。
分散は 。
検算:期待値 、標準偏差 で、 となり一致する。