QC検定®2級 ④ 計数値データの検定と推定

不適合品数や不適合品率など、数え上げて得られる計数値を対象とした検定・推定を学ぶ分野です。母不適合品率の検定、正規分布への近似条件、検定統計量u0の求め方、2つの母不適合品率の差の検定、ポアソン分布を用いた欠点数の検定が頻出テーマです。近似が使える条件と使えない場合に用いる分布を区別することが重要で、計量値の検定と枠組みは共通しつつも、適用する分布が異なる点をセットで理解すると混同を防げます。出題数は56問です。

この分野の問題56問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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180母不適合品率の検定において、サンプル数nおよび母不適合品率P0が正規分布への近似条件を満たさない場合に本来使用する分布はどれか

  1. A正規分布
  2. Bカイ二乗分布
  3. C二項分布
  4. Dポアソン分布
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正解:C二項分布

不適合品率の検定では本来二項分布を使用し、nが大きい場合に正規分布へ近似する。

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181母不適合品率の検定で、正規分布への近似手法を用いるための条件として正しいものはどれか

  1. AnP0≧5 または n(1-P0)≧5
  2. BnP0≧5 かつ n(1-P0)≧5
  3. CnP0≧10 かつ n(1-P0)≧10
  4. DnP0≧10 または n(1-P0)≧10
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正解:BnP0≧5 かつ n(1-P0)≧5

不適合品数と適合品数の期待個数がともに5個以上であれば正規分布への近似が可能である。

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182不適合品数xを標準化して標準正規分布に従うようにした検定統計量u0の正しい式はどれか

  1. Au0 = (p - P0) / √(P0(1-P0))
  2. Bu0 = (p - P0) / P0
  3. Cu0 = (x - nP0) / √(nP0)
  4. Du0 = (x - nP0) / √(nP0(1-P0))
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正解:Du0 = (x - nP0) / √(nP0(1-P0))

不適合品数xを平均nP0、分散nP0(1-P0)で標準化したものが検定統計量u0となる。

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1832つの母不適合品率の差に関する検定において、帰無仮説がP1=P2であるとき、検定統計量u0の分母で用いる全体の標本不適合品率pはどのように計算するか

  1. Ap = |p1 - p2|
  2. Bp = (p1 + p2) / 2
  3. Cp = (x1 + x2) / (n1 + n2)
  4. Dp = p1 + p2
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正解:Cp = (x1 + x2) / (n1 + n2)

2つの標本全体で考えた標本不適合品率は、不適合品数の合計をサンプル数の合計で割って求める。

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184母不適合数(単位あたりの欠点数)に関する検定で用いる確率分布はどれか

  1. A正規分布
  2. B二項分布
  3. Cカイ二乗分布
  4. Dポアソン分布
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正解:Dポアソン分布

単位あたりの不適合数や事故数はポアソン分布に従う。

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185母不適合数に関する検定において、正規分布への近似条件として正しいものはどれか

  1. An+λ0≧5
  2. Bnλ0≧10
  3. Cnλ0≧5
  4. Dn+λ0≧10
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正解:Cnλ0≧5

サンプル単位数nと単位あたりの母不適合数λ0の積(期待個数)が5以上であれば正規近似できる。

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186分割表を用いた検定において、期待度数yijを求める正しい式はどれか

  1. Ayij = 行計 × 列計
  2. Byij = 行計 + 列計 - 全体計
  3. Cyij = (行計 × 列計) / 全体計
  4. Dyij = (行計 / 列計) × 全体計
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正解:Cyij = (行計 × 列計) / 全体計

期待度数はその行と列の周辺合計の積を全体計で割ることで求められる。

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1872つの母不適合数に関する検定において、検定統計量u0が従う分布はどれか

  1. A標準正規分布
  2. B二項分布
  3. Cカイ二乗分布
  4. Dポアソン分布
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正解:A標準正規分布

正規近似のもとで検定統計量u0は標準正規分布に従う。

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188分割表において、行数がm、列数がnである場合の検定統計量χ2が従う自由度はどれか

  1. Am+n
  2. Bm×n
  3. C(m-1)(n-1)
  4. Dm-n
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正解:C(m-1)(n-1)

分割表の自由度は(行数-1)×(列数-1)で計算される。

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189母不適合品率の検定において、帰無仮説を「母不適合品率はP0である」、対立仮説を「母不適合品率はP0より小さい」と設定した検定はどれか

  1. A適合度検定
  2. B下側検定
  3. C両側検定
  4. D上側検定
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正解:B下側検定

不適合品率がより小さいかを検定する場合は下側検定を行う。

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190ある工程で正規近似条件nP0≧5を満たすために、n=200のサンプルを抽出した。P0の値として条件を満たさないものはどれか

  1. A0.01
  2. B0.05
  3. C0.04
  4. D0.03
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正解:A0.01

200×P0≧5よりP0≧0.025が必要であり、0.01では条件を満たさない。

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191工場Aでn=500中x=10、工場Bでn=500中x=20の不適合品があった。両工場の不適合品率の差を検定する際の全体の不適合品率pはいくらか

  1. A0.04
  2. B0.01
  3. C0.03
  4. D0.02
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正解:C0.03

全体の不適合品数は10+20=30、サンプル数は500+500=1000なので、30/1000=0.03となる。

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192あるラインの1ヵ月あたりの平均事故数がλ0=4であった。6ヵ月間の検定を行うとき、nλ0の値はいくらか

  1. A18
  2. B36
  3. C24
  4. D72
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正解:C24

サンプル単位数n=6、λ0=4より、6×4=24となる。

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193工場A(100m^2にシミ9個)と工場B(50m^2にシミ11個)の不適合数を比較する際、工場Aの単位面積あたりの不適合数はいくらか

  1. A0.22
  2. B0.09
  3. C0.05
  4. D0.11
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正解:B0.09

単位面積あたりのシミの数は9個/100m^2 = 0.09個/m^2である。

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1943つの工場(A,B,C)の適合品・不適合品数をまとめた分割表がある。行数(適合・不適合)が2、列数(工場)が3のとき、自由度はいくらか

  1. A2
  2. B3
  3. C6
  4. D5
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正解:A2

(2-1)×(3-1) = 1×2 = 2となる。

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195母不適合数に関する検定で、nλ0=3のとき正規近似を行わない理由はどれか

  1. Aポアソン分布が左右対称でないから
  2. Bパラメータλが大きすぎるから
  3. C期待個数が5未満だから
  4. Dサンプル数が少なすぎるから
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正解:C期待個数が5未満だから

正規分布への近似条件はnλ0≧5であるため、3では条件を満たさない。

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1962つの母不適合数に関する検定統計量u0において、分母で用いる各母集団の分散の合計はどのように表現されるか

  1. A√(λA/nA + λB/nB)
  2. BλA×nA + λB×nB
  3. CλA/nA + λB/nB
  4. D√(λA×nA + λB×nB)
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正解:CλA/nA + λB/nB

2つの母集団の不適合数の差の分散は、λA/nA + λB/nBで表される。

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197分割表の検定において、検定統計量χ2が0に近い値を示した。このときの解釈として正しいものはどれか

  1. A分布が自由度に従わない
  2. B期待度数と実測値がよく一致している
  3. C帰無仮説は棄却される
  4. D対立仮説が採択される
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正解:B期待度数と実測値がよく一致している

χ2統計量は実測値と期待度数の差を反映するため、0に近いほど差が小さいことを意味する。

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198母不適合品率の検定において、検定統計量u0の計算で標本不適合品率pではなくP0を用いる理由はどれか

  1. Aサンプル数が少ないから
  2. B標準正規分布にするため
  3. C二項分布の性質上P0が重要だから
  4. D帰無仮説を真と仮定して計算するから
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正解:D帰無仮説を真と仮定して計算するから

検定統計量は帰無仮説(H0:P=P0)が正しいと仮定した条件下で計算される。

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199不適合品数と不適合数の違いに関する記述として正しいものはどれか

  1. A不適合品数はポアソン分布、不適合数は二項分布に従う
  2. B1つの製品に傷が3つあるとき、不適合品数は3個、不適合数は1個である
  3. C1つの製品に傷が3つあるとき、不適合品数は1個、不適合数は3個である
  4. D不適合品数と不適合数は常に等しい
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正解:C1つの製品に傷が3つあるとき、不適合品数は1個、不適合数は3個である

不適合品数は製品の良否を数え、不適合数は欠点の数を数えるため定義が異なる。

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2002つの母不適合品率の差の検定で、分散をp(1-p)(1/nA+1/nB)と計算する根拠はどれか

  1. A二項分布の和だから
  2. B正規分布の再生性を利用しているから
  3. C不適合品率が一定だから
  4. Dサンプルの不適合品率が未知だから
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正解:B正規分布の再生性を利用しているから

正規分布の再生性により、2つの正規分布の差の分散は個々の分散の和となる。

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201ある工程の材料変更前後で不適合品率が変わらないという帰無仮説を棄却できなかった。この解釈として正しいものはどれか

  1. A変更前と変更後で不適合品率に差があるとは言えない
  2. B変更前と変更後で不適合品率は完全に等しい
  3. C変更により不適合品率は確実に下がった
  4. D変更により不適合品率は上がった
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正解:A変更前と変更後で不適合品率に差があるとは言えない

有意水準で棄却できない場合は、差があるとはいえない(等しいと言い切ることもできない)。

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202分割表において、すべての期待度数と実測値が一致した場合、検定統計量χ2はいくらになるか

  1. A自由度に等しい値
  2. B1
  3. C0
  4. D不確定
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正解:C0

実測値と期待度数が完全に一致すれば、差の二乗和は0となる。

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203正規分布による近似が可能なとき、不適合品数xが従う二項分布の平均はいくらか

  1. AnP
  2. B√(nP(1-P))
  3. CP
  4. DnP(1-P)
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正解:AnP

二項分布B(n,P)の平均はnPである。

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204分割表を用いた検定における「属性」についての説明として正しいものはどれか

  1. A工場の数
  2. B不適合品であるかどうか
  3. C事物がもつ性質や特徴
  4. Dサンプルの数
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正解:C事物がもつ性質や特徴

分割表において属性とは事物がもつ性質や特徴を指す。

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205母不適合数λに関する検定で、nλ0≧5を満たさない場合、どうすべきか

  1. Aサンプル数を減らす
  2. B強制的に正規近似を行う
  3. C検定統計量を2倍にする
  4. D近似によらない別の手法を検討する
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正解:D近似によらない別の手法を検討する

近似条件を満たさない場合は正規近似が使えないため、別の手法が必要となる。

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206不適合品率の区間推定を信頼係数95%で行う際に用いるu(0.025)の値はいくらか

  1. A2.326
  2. B1.960
  3. C1.645
  4. D1.282
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正解:B1.960

標準正規分布表より、両側0.05(片側0.025)の値は1.960である。

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207分割表の検定が上側検定になる理由はどれか

  1. A実測度数と期待度数の差を二乗して期待度数で割るため、統計量が常に0以上になるから
  2. B分割表の検定は両側検定として扱われるから
  3. C自由度が必ず1になるから
  4. D期待度数が常に実測度数より大きいから
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正解:A実測度数と期待度数の差を二乗して期待度数で割るため、統計量が常に0以上になるから

χ2は差の二乗和を期待度数で割るため常に0以上となり、差が大きいときだけ右側で有意となる。

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2082つの母不適合品率の検定において、検定統計量u0= -2.558、有意水準5%の下側検定の棄却限界値が-1.645であるとき、正しい判定はどれか

  1. A対立仮説を棄却する
  2. B帰無仮説を棄却する
  3. Cどちらともいえない
  4. D帰無仮説を採択する
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正解:B帰無仮説を棄却する

u0 < -1.645 なので棄却域に入り、帰無仮説は棄却される。

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209ある工場の不適合品率の検定でn=300、P0=0.08のとき、n(1-P0)の値はいくらか

  1. A3
  2. B300
  3. C24
  4. D276
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正解:D276

300 × (1 - 0.08) = 300 × 0.92 = 276 となる。

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210母不適合品率Pに関する検定において、帰無仮説H0:P=P0が正しいとき、検定統計量u0が従う標準正規分布の分散はいくらか

  1. A1
  2. BP0(1-P0)
  3. CnP0(1-P0)
  4. DP0(1-P0)/n
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正解:A1

帰無仮説の下で標準化された検定統計量u0は標準正規分布N(0,1)に従うため、分散は1である。

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211分割表の検定において、不適合品だけでなく適合品数も含めた分割表を作る理由はどれか

  1. A各群の全数に対する割合を比較するため
  2. B不適合品数だけでは期待度数が計算できないから
  3. C自由度を小さくするため
  4. Dデータ量を増やすため
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正解:A各群の全数に対する割合を比較するため

分割表は各群の総数に対する割合を比較するため、適合品も含めて作成する。

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212母不適合数に関する検定統計量u0 = (λ-λ0)/√(λ0/n) において、λは何を指すか

  1. A母集団の不適合数
  2. B標本の単位あたりの不適合数
  3. C期待度数
  4. Dサンプル数
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正解:B標本の単位あたりの不適合数

λは標本から計算された単位あたりの不適合数である。

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213正規分布近似条件である「不適合品数と適合品数の期待個数が5個以上」とは、何を指すか

  1. Anλ0
  2. B期待度数と実測値
  3. Cx と n-x
  4. DnP と n(1-P)
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正解:DnP と n(1-P)

二項分布では期待個数はnPとn(1-P)で計算される。

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2142つの母不適合数(λA, λB)の検定統計量u0の式における分母の√の内部はどれか

  1. A(λA+nA) + (λB+nB)
  2. BλA + λB
  3. C(nA+nB)/(λA+λB)
  4. D(λA/nA) + (λB/nB)
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正解:D(λA/nA) + (λB/nB)

不適合数の差の標準誤差は個々の分散の和の平方根となる。

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215ある工程の事故がポアソン分布に従うとき、平均と分散の関係はどれか

  1. A無関係である
  2. B平均は分散より大きい
  3. C平均は分散より小さい
  4. D平均と分散は等しい
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正解:D平均と分散は等しい

ポアソン分布の定義により、平均と分散はともにλである。

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216母不適合品率の検定でnP0=24、n(1-P0)=276のとき、正規近似を行ってよいか

  1. Aサンプル数が足りない
  2. B行ってはいけない
  3. C条件を満たさない
  4. D行ってよい
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正解:D行ってよい

両方とも5以上であるため、正規近似の条件を満たしている。

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217分割表の検定において、検定統計量χ2が5.99(自由度2の5%棄却限界値)より小さい場合、正しい解釈はどれか

  1. A不適合品に差があるといえる
  2. B帰無仮説を棄却しない
  3. C帰無仮説を棄却する
  4. D対立仮説を採択する
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正解:B帰無仮説を棄却しない

χ2が棄却限界値より小さいため、帰無仮説を棄却しない。

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218母不適合数に関する検定で、n=12ヵ月、合計の不適合数T=15のとき、標本の単位あたりの不適合数λはいくらか

  1. A3
  2. B1.25
  3. C0.8
  4. D5
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正解:B1.25

λ = T/n = 15/12 = 1.25 となる。

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219分割表の検定統計量χ2 = ΣΣ (xij - yij)^2 / yij の計算で、yijが極端に小さい値をとる場合のリスクはどれか

  1. A自由度が増える
  2. B計算不能になる
  3. C有意水準が変わる
  4. D近似の精度が低下する
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正解:D近似の精度が低下する

期待度数yijが極端に小さいと統計量が不安定になり、近似精度が落ちる。

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2202つの母不適合数に関する検定において、H0:λA=λBと設定した場合、帰無仮説のもとでλA-λBの理論的な値はいくらか

  1. A無限大
  2. B不確定
  3. C0
  4. D1
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正解:C0

差がないという仮説なので、差は0とする。

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221母不適合品率の検定統計量u0の分母が√{P0(1-P0)/n}となる理由はどれか

  1. A正規近似の性質だから
  2. B常にそう決まっているから
  3. C確率の分散をサンプル数で割っているから
  4. D不適合品数の分散nP0(1-P0)をn^2で割っているから
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正解:D不適合品数の分散nP0(1-P0)をn^2で割っているから

不適合品数の分散nP0(1-P0)を割合に直すためn^2で割ると、P0(1-P0)/nとなる。

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222ある工場の部品検査で、n=300、x=9のとき標本不適合品率pはいくらか

  1. A0.3
  2. B0.08
  3. C0.03
  4. D0.97
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正解:C0.03

p = x/n = 9/300 = 0.03 である。

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223ポアソン分布のパラメータλが大きくなると、どのような分布に近似できるか

  1. A正規分布
  2. Bカイ二乗分布
  3. C指数分布
  4. D二項分布
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正解:A正規分布

λが大きくなると(実用上5以上)、正規分布に近似可能となる。

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2242つの母不適合品率の検定において、全体の不適合品率pを求める際、n1+n2を分母に置く理由はどれか

  1. A正規分布の性質だから
  2. B計算の簡略化のため
  3. C常に加算するルールだから
  4. D2つのサンプルを1つの母集団として扱うため
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正解:D2つのサンプルを1つの母集団として扱うため

帰無仮説の下では共通の母不適合品率を持つとみなして推定するため。

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225母不適合数に関する検定で、下側検定を行う際の棄却域の定義として正しいものはどれか

  1. A|u0| > u(α/2)
  2. Bu0 < -u(α)
  3. Cu0 > u(α)
  4. Du0 < u(α)
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正解:Bu0 < -u(α)

下側検定では、統計量が負の棄却限界値を下回った場合に棄却する。

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226分割表において、各セルの期待度数yijの合計は、何と一致するか

  1. A不適合数の合計
  2. B全サンプル数
  3. C自由度
  4. D適合数の合計
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正解:B全サンプル数

期待度数の総和は周辺合計の和と一致し、全サンプル数となる。

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227ある工程の不適合品率p=0.03、信頼係数95%の区間推定における信頼区間の幅に最も影響を与えるのはどれか

  1. Aパラメータλ
  2. B有意水準
  3. C期待個数
  4. Dサンプル数n
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正解:Dサンプル数n

信頼区間の幅は√{p(1-p)/n}に比例するため、nが大きくなると幅は狭くなる。

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228母不適合品率の検定で、n(1-P0)が5未満のとき正規近似が使えない理由はどれか

  1. Aサンプルが少なすぎて確率が求められないから
  2. B二項分布が非対称になりすぎて正規分布とずれるから
  3. C計算式が複雑だから
  4. D有意水準が定義できないから
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正解:B二項分布が非対称になりすぎて正規分布とずれるから

正規近似は分布が左右対称に近づくことを利用するため、端に偏っていると誤差が大きくなる。

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2292つの母不適合数に関する検定において、仮説H0:λA=λB, H1:λA>λB と設定した場合の検定はどれか

  1. A適合度検定
  2. B下側検定
  3. C両側検定
  4. D上側検定
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正解:D上側検定

λAの方が大きいことを検定するため上側検定となる。

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230検定統計量u0において、平均を0に調整するとはどういう操作を指すか

  1. A帰無仮説H0の値を引き算している
  2. B二乗している
  3. C平方根をとっている
  4. D分散で割っている
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正解:A帰無仮説H0の値を引き算している

x - nP0(またはp - P0)により、分布の中心を0に移動させている。

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231分割表において、ある工場の適合品数の期待度数が641.7、実測値が650の場合、その差はいくらか

  1. A8.3
  2. B-8.3
  3. C1291.7
  4. D0
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正解:A8.3

650 - 641.7 = 8.3 である。

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2322つの母不適合品率の差に関する検定で、正規分布の再生性を利用するメリットはどれか

  1. A計算に用いるパラメータの数を減らせるから
  2. B2つの独立な正規分布の差も正規分布に従うため標準化が可能になるから
  3. C二項分布を直接計算する必要がなくなるから
  4. D分散を無視して標準化できるから
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正解:B2つの独立な正規分布の差も正規分布に従うため標準化が可能になるから

再生性により2つの独立な正規分布の差も正規分布となるため、標準化が可能となる。

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233母不適合数に関する検定において、検定統計量u0が-3.5となり、棄却限界値-1.645を下回り帰無仮説が棄却された。このとき不適合数が「減った」といえる理由はどれか

  1. Au0が負で棄却域に入ったから
  2. B有意水準が5%だから
  3. C期待度数が5以上だから
  4. Du0が正で棄却域に入ったから
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正解:Au0が負で棄却域に入ったから

下側検定で棄却されたということは、中心より有意に小さい値であることを示す。

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234母不適合数に関する検定でT=15、n=12のとき、λ=1.25と計算された。区間推定で√(λ/n)を用いる理由はどれか

  1. A√{λ/n} が標準誤差を表すから
  2. B近似条件を満たすから
  3. Cサンプル数がnだから
  4. Dλが分散を表すから
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正解:A√{λ/n} が標準誤差を表すから

ポアソン近似における単位あたり不適合数の標準誤差は√{λ/n}である。

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235分割表の検定で「属性(行)」を増やした場合、自由度はどのように変化するか

  1. A増加する
  2. B減少する
  3. C変わらない
  4. D0になる
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正解:A増加する

(行-1)(列-1)の式から、行が増えれば自由度は増加する。

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