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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

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算数中学高校大学大学院

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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

  1. 何が母集団で、何が標本かをはっきりさせる

  2. 標本の中で、注目するものの割合(または比)を求める

  3. 「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

  4. 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

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

この技能の次に学べること