数学 第7章
標本調査
解説編
標本調査とデータの分析
① 導入
問題編の解答と要点解説です。途中式・根拠を省略せず確認してください。
② 基本概念
問題編の基本概念を参照。
③ 図解
問題編の図解を参照。
④ 例題 解説
例1 全員を調べるのは
答え:a(全数調査)
例2 度数 8、合計 40 の相対度数
相対度数=度数÷合計=8÷40=0.2。
答え:0.2
例3 無作為抽出が大切な理由
特定の学年や友人だけを選ぶと、その集団の特徴が結果に強く出る。全員に等しい機会を与えて選ぶことで偏りを小さくする。
答え:母集団全体に近い結果を得るため、特定の傾向による偏りを減らす。
⑤ 基本問題 解説
1 相対度数の合計
答え:a(1)
2 標本 50 中 15 が不良。母集団 2000 の不良推定
不良の相対度数=15÷50=0.3。母集団2000個に当てはめると 2000×0.3=600。
答え:約600個
3 階級幅 5、度数密度の考え方の要点は相対度数÷階級幅(空欄は「密度」と理解)
答え:密度
4 偏った標本の例を1つ
例:昼休みに自分の部活動の友人だけ50人へ調査する。その部の意見に偏るため、学校全体の意見を推定できない。
答え:特定の友人・学年だけを標本にすること。
5 相対度数 0.25、合計人数 80 の度数
答え:20
⑥ 標準問題 解説
6 くじ引きでよく混ざるのは
答え:a(無作為に近い)
7 推定値の誤差が起きる理由
無作為抽出でも、たまたま賛成者が多く選ばれることがある。標本数が限られるため、標本比率と母集団比率は完全には一致しない。
答え:標本には偶然の偏りがあり、母集団と完全には一致しないため。
8 度数分布で最頻値の階級の決め方
表の度数は6、14、20、10で最大は20。したがって最頻値を含む階級は20以上30未満。
答え:20以上30分未満(度数20人が最大)
9 標本調査の利点(複数)
答え:a, b
⑦ 応用・入試形式 解説
13 標本200中不良8。母集団15000の不良推定と処分費用
相対度数 = 不良品数÷標本の大きさ = 8÷200 = 0.04
母集団の不良品の推定個数 = 母集団の大きさ×相対度数 = 15000×0.04 = 600個
推定処分費用 = 推定個数×単価 = 600×250 = 150000円
なぜ:相対度数を求めて終わりではなく、それを使って「個数」「費用」と2段階で計算を進めるのが応用問題の型。
14 標識再捕法(印80匹、再捕60匹中印6匹)で魚の総数を推定
池全体の魚の総数を N 匹とする
「印のついた魚の割合」は、池全体で見ても、2回目に捕まえた標本で見ても、ほぼ同じと考える
池全体:N匹のうち印つきは80匹 → 割合 80/N
標本:60匹のうち印つきは6匹 → 割合 6/60
この2つの割合が等しいとして 80/N = 6/60
6N = 80×60 = 4800 → N = 800匹
なぜ:標識再捕法は、標本調査の考え方を「個体数の推定」に応用したもの。比例式を作れるかどうかがポイント。
15 度数分布表から通学時間の平均値と、中央値が含まれる階級
(1) 各階級の階級値:0〜10分→5、10〜20分→15、20〜30分→25、30〜40分→35
階級値×度数の合計:5×6 + 15×14 + 25×20 + 35×10 = 30 + 210 + 500 + 350 = 1090
平均値 = 合計 ÷ 人数 = 1090 ÷ 50 = 21.8分
(2) 累積度数:0〜10分は6人(1〜6番目)、10〜20分までで6+14=20人(7〜20番目)、20〜30分までで20+20=40人(21〜40番目)、30〜40分までで40+10=50人(41〜50番目)
50人の中央値は25番目と26番目の人の値の平均。25番目・26番目はどちらも21〜40番目の範囲、つまり「20〜30分」の階級に入る
答え:20分以上30分未満
なぜ:度数分布表では1人ずつの正確な値が分からないので、平均は階級値(階級の真ん中の値)で代表させて推定する。一方、中央値がどの階級かを調べるときは、度数そのものではなく累積度数(小さい方から順に人数を足した値)を使い、真ん中の順番(25・26番目)がどこに入るかを確認する。度数が最大の階級(最頻値)と中央値の階級は必ずしも一致しないので、両者を混同しないこと。
16 標本400人中支持180人 → 有権者32000人の推定得票数と当選判定
標本の支持率 = 180÷400 = 0.45
推定得票数 = 有権者数×支持率 = 32000×0.45 = 14400票
当選に必要な過半数は16001票。14400 < 16001 なので、この推定結果だけを見ると届いていない
答え:可能性は低いといえる(推定得票数14400票が必要な16001票に届かないため)
なぜ:推定値を求めるだけでなく、それを基準(ここでは過半数)と比較して判断できるかが、入試の記述問題で問われるポイント。ただし標本調査には誤差があるため、「必ず落選する」とは言えない点にも注意。
⑧ 確認テスト 解説
確認1 度数12/合計60の相対度数
答え:0.2
確認2 よい標本の条件に近い
答え:a(無作為)
確認3 標本80中不良4。母2000の不良推定
答え:100
確認4 全数と標本の使い分け
40人のクラスの身長のように人数が少なく全員を調べられるなら全数調査。全国規模の意識調査のように時間・費用が大きい場合は無作為な標本調査を用いる。
答え:小規模で全員を調べられるときは全数、規模が大きく時間・費用を抑えるときは標本調査。
確認5 相対度数和
答え:1
⑨ 完全解説
間違えた問題は解き直しマークを付け、翌日もう一度解こう。