第8章 追加の例題と練習
Extra Examples and Practice (Chapter 8)
本の第8章「確率」の追加です。この章の数字は、すべて教材用の仮例です。この章のくじは、計算の練習です。実在のくじの確率や還元率は、ここでは扱いません。答えは、「答えを見る」をおすと出ます。
1. 追加例題
樹形図で数える(追加例題8-A)
樹形図(tree diagram)は、起こりうる結果を、枝分かれの形で書いて数える図です。1回目の結果ごとに枝を出し、2回目の枝をつなげます。
追加例題8-A (1) コイン(coin)を2回投げます。表がちょうど1回出る確率を求めましょう。コインは、表と裏が同じくらい起こりやすく、1回ごとの結果は、前の結果に関係しないとします。(2) お弁当2種類と、飲み物3種類から、一つずつ選びます。組み合わせは何通りですか。
図 コインを2回投げる樹形図
- 求めるもの:(1) 確率 (2) 組み合わせの数(通り)
- 図:上の樹形図です。
- 言葉の式:確率 = あてはまる場合の数 ÷ 全部の場合の数
- 数値例:全部で4通り、表がちょうど1回は2通りです。2 ÷ 4 = 0.5 (2) は 2 × 3 = 6
- 記号:p = k ÷ n(k は2、n は4)
- 答え:(1) 0.5(50%) (2) 6通り
場合の数と、条件の確かめ(追加例題8-B)
追加例題8-B (1) さいころを1回投げて、偶数の目が出る確率を求めましょう。(2) 20枚のよく混ぜたくじのうち、3枚が当たりです。1枚引いて当たる確率を求めましょう。(3)「雨か晴れの2通りだから、雨の確率は50%」は正しいですか。
表 場合の数と、条件の確かめ(仮例)
| 出来事 | あてはまる場合 | すべての場合 | 同じくらい起こりやすいか |
|---|---|---|---|
| さいころで偶数 | 3(2、4、6) | 6 | はい |
| 20枚のくじで当たり | 3 | 20 | はい(よく混ぜる) |
| 明日が雨 | 1 | 2 | 同じとは限らない |
- 答え:(1) 3 ÷ 6 = 0.5 で、50%です。(2) 3 ÷ 20 = 0.15 で、15%です。(3) 正しくありません。雨が降るか降らないかの2通りでも、同じくらい起こりやすいとは限らないからです。
どちらか起こる確率(足す)(追加例題8-C)
「どちらか」の確率は、二つが重ならないとき、足して求めます。重なるときは、重なった分を2回数えてしまうので、1回だけ差し引きます。
追加例題8-C (1) 100人の支払いを調べました。現金が50人、電子マネーが30人、カード(card)が20人です(1人一つだけ)。現金か電子マネーを使った人の割合を求めましょう。(2) 別の100人では、現金が60人、会員カードが30人、両方が10人でした。どちらかを使った人の割合を求めましょう。
- 求めるもの:(1) (2) の割合(%)
- 図:(1) は重ならない場合、(2) は重なる場合です。(2) は、両方の10人を2回数えないようにします。
- 言葉の式:重ならないとき どちらか = 一方 + 他方 重なるとき どちらか = 一方 + 他方 − 両方
- 数値例:50 + 30 = 80 60 + 30 − 10 = 80
- 答え:(1) 80% (2) 80人なので80%。60 + 30 = 90人としてはいけません。
起こらない確率と「少なくとも1回」
起こらない確率は、1から、起こる確率を引いて求めます。「少なくとも1回」は、「1回も起こらない」の反対です。
少なくとも1回 = 1 − 1回も起こらない確率
累乗(power)は、同じ数を何回かかけることです。例:0.8の3乗は 0.8 × 0.8 × 0.8 = 0.512です。
表 確率の計算の条件
| 計算 | 使える条件 | 条件が合わないとき |
|---|---|---|
| 掛ける(両方起こる) | 独立。くじは、引くたびに戻す | 戻さないとき:(3 ÷ 10) × (2 ÷ 9)。0.3 × 0.3 としない |
| 足す(どちらか起こる) | 二つが同時に起こらない(重ならない) | 重なるとき:重なった分を1回だけ差し引く。60 + 30 − 10 = 80。90としない |
| 1 − 起こらない確率 | 「1回も起こらない確率」が求められる。毎回の確率が同じなら、同じ数を掛けて求める | 戻さないなど、毎回の確率が変わるとき:毎回の確率を別々に掛ける |
追加例題8-D 期待値と還元率
払ったお金のうち、あとで返ってくる割合を、還元率と言います。払うお金が0円より大きいときだけ、次の式で求められます。
還元率 = 期待値 ÷ 払うお金
追加例題8-D 100枚のくじがあります。200円分の割引券が当たるくじが2枚、ほかの98枚は外れです。1回引くのに、5円払います。期待値、払うお金との差、還元率を求めましょう。
- 求めるもの:期待値(円分)、払うお金との差(円)、還元率(%)
- 言葉の式:期待値 = (賞の金額 × 枚数) ÷ 全部の枚数
- 数値例:200円分 × 2枚 ÷ 100枚 = 4円分 4円分 − 5円 = −1円 4 ÷ 5 = 0.8
- 答え:期待値は4円分で、払う5円との差は−1円です。平均すると、1円の損失です。還元率は80%です。
追加例題8-E 仕入れの数を期待値で決める
追加例題8-E 雨の確率は60%、晴れの確率は40%です。天気は、この二つだけとします。パンは、売価180円、原価126円です。晴れの日は100個、雨の日は60個売れます(仕入れた数より多くは売れません)。売れ残りは捨てます。費用は、仕入れた分の原価だけです。100個仕入れる場合と、70個仕入れる場合で、利益の期待値を比べましょう。
表 仕入れ数と、売れる数(仮例)
| 仕入れ数 | 晴れ(確率0.4)で売れる数 | 雨(確率0.6)で売れる数 |
|---|---|---|
| 100個 | 100個 | 60個 |
| 70個 | 70個 | 60個 |
- 求めるもの:100個と70個の、利益の期待値(円)
- 図:捨てる分の原価も、費用です。仕入れが多いと、雨の日に損失が出るリスクがあります。
- 言葉の式:利益 = 売上 − 仕入れた分の原価 期待値 = 晴れの利益 × 晴れの確率 + 雨の利益 × 雨の確率
- 数値例:
- 100個、晴れ:1個180円 × 100個 − 1個126円 × 100個 = 5,400円
- 100個、雨:1個180円 × 60個 − 1個126円 × 100個 = −1,800円
- 100個の期待値:0.4 × 5,400 + 0.6 × (−1,800) = 1,080
- 70個、晴れ:1個180円 × 70個 − 1個126円 × 70個 = 3,780円
- 70個、雨:1個180円 × 60個 − 1個126円 × 70個 = 1,980円
- 70個の期待値:0.4 × 3,780 + 0.6 × 1,980 = 2,700
- 答え:100個は1,080円、70個は2,700円です。70個のほうが、1,620円多いです。
2. 追加問題
- 【計】30枚のよく混ぜたくじのうち、6枚が当たりです。1枚引いて当たる確率は何%ですか。
- 【計】袋に、赤玉が2個、白玉が8個入っています。引いた玉を戻して、2回引きます。2回とも赤玉の確率は何%ですか。
- 【計】上の袋で、玉を戻さないで2回引きます。2回とも赤玉の確率は何%ですか。
- 【計】100人のうち、運動部に入っている人が30人、英語クラブに入っている人が20人です。両方に入っている人は8人です。どちらかに入っている人は何%ですか。
- 【計】当たる確率が0.1の抽選を、引くたびに戻して2回引きます。少なくとも1回当たる確率は何%ですか。
- 【計】箱に、赤玉が3個、青玉が5個、白玉が2個入っています。よく混ぜて、1個引きます。(1) 赤玉の確率は何%ですか。(2) 青玉の確率は何%ですか。
- 【計】当たる確率が0.1の抽選を、引くたびに戻して4回引きます。少なくとも1回当たる確率は何%ですか。
- 【計】(1) 100人のうち、日本語の授業を取っている人が40人、数学の授業を取っている人が30人です(1人一つだけ。両方を取っている人はいません)。どちらかの授業を取っている人は何%ですか。(2) 別の100人では、アルバイトをしている人が50人、部活をしている人が40人、両方が12人です。どちらかをしている人は何%ですか。
- 【計】雨の確率は50%、晴れの確率は50%です。サンドイッチは、売価250円、原価150円です。晴れの日は80個、雨の日は50個売れます(仕入れた数より多くは売れません)。売れ残りは捨てます。80個仕入れる場合と、50個仕入れる場合の、利益の期待値を求めましょう。
- 【日】広告に「成功率90%」と書いてあります。分母を確かめるための質問を、日本語で二つ作りましょう。
- 【計】【日】2〜4人で、店のクーポン抽選(くじ30枚)を作ります。(1) 賞の金額と枚数を決めて、期待値を計算しましょう。(2) 結果を日本語で発表しましょう。聞く人は、「どの結果も同じくらい起こりやすいですか」と質問しましょう。
追加問題の答えを見る
- 20.0%です。6 ÷ 30 × 100 = 20.0 です。よく混ぜたくじは、どれも同じくらい起こりやすいです。
- 4.0%です。0.2 × 0.2 = 0.04 です。戻すので、1回目と2回目は関係しません。
- 2.2%です。(2 ÷ 10) × (1 ÷ 9) = 2 ÷ 90 ≒ 0.022 です。戻さないので、2回目は9個のうち赤玉が1個です。
- 42.0%です。30 + 20 − 8 = 42 人です。両方の8人を2回数えないために、引きます。
- 19.0%です。1 − 0.92 = 1 − 0.81 = 0.19 です。戻して混ぜるので、毎回0.9です。
- 30.0% (2) 50.0%。3 ÷ 10 × 100 = 30.0、5 ÷ 10 × 100 = 50.0 です。よく混ぜるので、どの玉も同じくらい起こりやすいです。
- 34.4%です。0.94 = 0.6561、1 − 0.6561 = 0.3439 です。
- 70.0%。40 + 30 = 70 人です。重ならないので、足してよいです。(2) 78.0%。50 + 40 − 12 = 78 人です。重なる12人を1回引きます。
- 80個は4,250円、50個は5,000円です。50個のほうが、750円多いです。80個、晴れ:1個250円 × 80個 − 1個150円 × 80個 = 8,000円、雨:1個250円 × 50個 − 1個150円 × 80個 = 500円、期待値 0.5 × 8,000 + 0.5 × 500 = 4,250。50個は、晴れも雨も 250円 − 150円 = 100円、1個100円 × 50個 = 5,000円 なので、期待値は5,000円です。売れ残りは捨てるので、80個の雨の日は、売れなかった30個の原価も費用になります。
- 答えの例:「何回のうち、何回成功しましたか」「どんな条件の人(場合)を数えていますか」「いつ、だれが調べましたか」。分母(何回のうち)を確かめる質問が入っていれば正解です。
- 期待値 = (賞の金額 × 枚数の合計) ÷ 30 です。期待値は、店が1回あたり負担する金額の目安です。賞の枚数の合計が30枚を超えていないか確かめます。(2)「1回あたり、平均して〜円分の割引になります」のように報告します。現実のくじやガチャの確率、当たる方法の話にしないで、計算の練習として扱います。
3. 補足
3-1. 確率とくらし
「前に外れたから、次は当たりやすい」と言う人がいます。これが誤りと言えるのは、さいころや、戻して混ぜる抽選のように、毎回の確率が変わらないときです。外れを引いて戻さないくじでは、外れが減るので、当たる確率が上がります。しくみがちがいます。
広告の「成功率90%」は、分母を確かめます。何回のうち、何回の成功かを、聞きましょう。
ことばの箱 「雨の確率は60%です」「期待値は2,700円です」:数字を使って伝える言い方です。「平均すると、損失が出ます」:期待値が払うお金より小さいときの言い方です。
3-2. 降水確率
降水確率(probability of precipitation)は、ある地域で、決まった時間のうちに、1mm以上の雨や雪が降る確率です。降水確率30%は、同じ予報が出たとき、100回のうち約30回は降るという意味です。雨の量や、降る時間の長さではありません。
3-3. ランダム
ランダム(random)は、どの結果が起こるか、決まっていないことです。よく混ぜたくじは、ランダムです。
3-4. 報告の練習
松本店長に、判断の理由を、数字で説明します。「雨の確率は60%です。70個のほうが、期待値が1,620円多いです」のように言います。期待値は、平均の目安です。1回ごとの結果は、損失になることもあります。