箱の中に、赤いビーズと白いビーズが合わせて 600 個入っています。箱の中をよくかき混ぜてから、無作為に 40 個のビーズを取り出したところ、その中に赤いビーズが 12 個ふくまれていました。箱の中にある赤いビーズの個数は、およそ何個と推定できますか。
標本調査と母集団の推定
全数調査と標本調査、母集団・標本・無作為に抽出することの意味を説明でき、標本での割合が母集団での割合と等しいと考えて、母集団の中の数量をおよそ推定できる
前提
- 割合の基本(もとにする量・くらべる量) (算数 割合と比)
- 比の性質と簡単な比 (算数 割合と比)
この技能までの道筋(8 技能)
読み込み中…
右端(太枠)がこの技能です。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。
一覧で見る(前提が先)
- 小数の四則計算 (算数 計算と数のきまり)
- 割合の基本(もとにする量・くらべる量) (算数 割合と比)
- 分数のたし算・ひき算 (算数 計算と数のきまり)
- 分数のかけ算・わり算 (算数 計算と数のきまり)
- 小数と分数のまじった計算 (算数 計算と数のきまり)
- 約数の見つけ方 (算数 整数の性質)
- 最大公約数と最小公倍数 (算数 整数の性質)
- 比の性質と簡単な比 (算数 割合と比)
説明
全部を調べるのがたいへんな、または不可能な集団について、一部だけを取り出して調べ、全体のようすをおよそ知る方法を学びます。調べたい集団全体(母集団)と取り出した一部(標本)で割合が等しいと考えることで、池の魚の数や箱の中の玉の数、ある意見をもつ人の数などをおよその値で推定できるようになります。
なぜそうしてよいのか
集団のすべてを調べることを全数調査、集団の一部だけを調べて全体を推しはかることを標本調査といいます。調べたい集団全体を母集団、実際に取り出して調べた一部を標本といいます。たとえば、工場でつくった電球の寿命を全部調べると電球がなくなってしまうので、標本調査を使います。
標本を取り出すときは、かたよりがないように、どれも同じ確からしさで選ばれるようにします。これを無作為に抽出するといいます。よく混ぜてから取り出したり、くじや乱数を使ったりします。無作為に取り出した標本は母集団の「小さな見本」になるので、標本の中のある性質をもつものの割合は、母集団の中の割合とほぼ等しいと考えられます。
そこで、 とみなして、割合の式や比の式を立てれば、母集団の中の数量を「およそ」求められます。標本はたまたまの結果をふくむので、出てくる値は正確な値ではなく推定値です。
手順
何が母集団で、何が標本かをはっきりさせる
標本の中で、注目するものの割合(または比)を求める
「標本での割合 = 母集団での割合」とみなして、割合の式または比の式を立てる
式から母集団の中の数量を計算し、「およそ〜」として答える
例題
箱の中に白い豆がたくさん入っている。その数を調べるため、赤い豆 200 個を箱に入れてよくかき混ぜ、そこから無作為に 90 個の豆を取り出したところ、赤い豆が 12 個ふくまれていた。はじめに箱に入っていた白い豆は、およそ何個と推定できるか。
例題の解答
手順 1: 母集団は、赤い豆 200 個を入れたあとの箱の中の豆すべて。標本は取り出した 90 個の豆。
手順 2: 標本の中では、赤い豆が 12 個、白い豆が 個なので、白い豆と赤い豆の個数の比は 。
手順 3: 箱の中の白い豆を 個とすると、母集団でも白い豆と赤い豆の比が標本と等しいと考えて
手順 4: 比の後ろの項が なので、前の項も 100 倍して 。よって、白い豆はおよそ 1300 個と推定できる。
答え:
よくある誤り
標本の赤い豆 12 個と、取り出した 90 個の比をそのまま白い豆に使ってしまう誤り。 から とすると、これは赤もふくめた豆全体の推定になる。白い豆だけなら正しくは で 。
標本を選ぶとき、上のほうにある豆だけを取ったり、目立つものだけを選んだりしてもよいと考える誤り。かたよった標本では母集団の割合と等しいと考えられないので、正しくはよくかき混ぜて無作為に抽出する。
推定した値を正確な値として「ちょうど 1300 個」と言ってしまう誤り。標本調査で得られるのは推定値なので、正しくは「およそ 1300 個」と答える。
全数調査と標本調査の使い分けを逆にしてしまう誤り。たとえば学校の健康診断は全員を調べる全数調査、電池の寿命の検査は全部使い切ると売れなくなるので標本調査が適している。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
ある中学校の全校生徒 人の中から、無作為に 人を選んで「ふだん、朝食を毎日食べているか」というアンケートを行った。その結果、 人のうち 人が「毎日は食べていない」と答えた。この調査の結果から、全校生徒 人のうち「毎日は食べていない」と答える生徒はおよそ何人と推定できるか。
ある中学校の全校生徒 人の中から無作為に 人を選び、朝食を毎日食べているかどうかを調査したところ、毎日食べていると答えた生徒は 人であった。この結果から、この中学校の全校生徒のうち、朝食を毎日は食べていない生徒はおよそ何人と推定されるか。
全部で ページある辞書にのっている見出し語の総数を調べるため、無作為に ページを選び、それぞれのページにある見出し語の数を数えたところ、 ページの見出し語の数の合計は 語であった。この結果から、この辞書の見出し語の総数はおよそ何語と推定されるか。
ある図書館には、全部で 冊の本がある。このうち文庫本がおよそ何冊あるかを調べるため、図書館の本の中から無作為に 冊を選んだところ、その中に文庫本が 冊ふくまれていた。この図書館にある文庫本は、およそ何冊と推定されるか。
ある池にいるコイのおよその数を調べるために、次のような調査を行った。
- まず、池からコイを 匹つかまえ、そのすべてに印をつけて池に戻した。
- 数日後、印をつけたコイが池のコイ全体とよく混ざってから、池からコイを無作為に 匹つかまえたところ、その中に印のついたコイが 匹ふくまれていた。
ただし、1 回目と 2 回目の調査の間に池のコイの数は変わらず、つけた印も消えないものとする。
この池にいるコイの数は、およそ何匹と推定できるか求めよ。
ある工場で、1 日に 個の部品をつくった。この中にふくまれる不良品の個数を調べるため、その日につくった部品の中から無作為に 個を取り出して検査したところ、不良品が 個あった。この日につくった 個の部品の中に、不良品はおよそ何個ふくまれていると推定できるか求めよ。
袋の中に大豆がたくさん入っており、袋の中の大豆全体の重さは である。この袋から無作為に 粒の大豆を取り出して重さをはかったところ であり、その 粒の中には割れた大豆が 粒ふくまれていた。この調査の結果から、袋の中の大豆全体にふくまれる割れた大豆の数はおよそ何粒と推定できるか。
この技能の次に学べること
- 印をつけたものを混ぜる推定 (中学数学 データの活用)