QC検定®3級 ① データの取り方・統計基礎

手法分野の土台となる、データの種類とばらつきの見方を学ぶ分野です。計量値と計数値の区別、母集団とサンプル、かたよりとばらつき、平均値・中央値・範囲・平方和・分散・標準偏差といった基本統計量、正規分布と二項分布、標準化(Z値)による確率の求め方が頻出です。用語の定義と計算の両方が問われるため、各統計量の意味と式をセットで押さえておくと、以降の管理図や工程能力指数の理解にもつながります。

この分野の問題42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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1品質管理で扱う「数値データ」のうちアナログ時計のように値が連続して変化するイメージのものはどれか

  1. A言語データ
  2. B計量値
  3. C最頻値
  4. D計数値
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正解:B計量値

長さや重さなどのように計測機器を用いて計測した値である計量値はアナログ時計のように値が連続して変化するイメージです。

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2品質管理における「計数値」の説明として最も適切なものはどれか

  1. A長さや重さなどのように計測機器を用いて計測した連続量のこと
  2. B最もよく現れるデータの値のことであり中心的な位置を表す尺度
  3. C言葉で表現するデータのことでありデータ変換をして活用するもの
  4. D不適合品数や人数などのように1つ2つと数え上げる値のこと
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正解:D不適合品数や人数などのように1つ2つと数え上げる値のこと

不適合品数や人数などのように1つ2つと数え上げる値のことを計数値と呼びデジタル時計のようにとびとびの値に変化するイメージです。

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3調べる対象の集団全体を「母集団」と呼ぶのに対しそこから抜き出したデータのことを何と呼ぶか

  1. Aパラメータ
  2. Bサンプリング
  3. C基本統計量
  4. Dサンプル
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正解:Dサンプル

母集団とは調べる対象の集団全体のことでありそこから抜き出したデータのことをサンプル(標本)といいます。

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4真の値と実際に得られた値の差のことを何というか

  1. Aばらつき
  2. B誤差
  3. Cかたより
  4. D不偏分散
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正解:B誤差

真の値と実際に得られた値の差のことを誤差といいます。

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5誤差を構成する要素のうち平均値と真の値の差のことを何というか

  1. Aばらつき
  2. B分散
  3. Cかたより
  4. D範囲
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正解:Cかたより

誤差にはかたよりとばらつきがありかたよりとは平均値と真の値の差のことです。

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6誤差を構成する要素のうち値の大きさがそろっていない度合いのことを何というか

  1. Aかたより
  2. B偏差平方和
  3. Cばらつき
  4. D標準偏差
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正解:Cばらつき

値の大きさがそろっていない度合いのことをばらつきといいます。

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7サンプルから母集団の姿を推定するときに生じる誤差のことを何というか

  1. Aサンプリング誤差
  2. Bランダム誤差
  3. C有意誤差
  4. D測定誤差
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正解:Aサンプリング誤差

サンプルから母集団の姿を推定するときに生じる誤差のことをサンプリング誤差といいます。

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8測定値と真の値の間に生じる誤差のことを何というか

  1. Aサンプリング誤差
  2. B範囲誤差
  3. C母集団誤差
  4. D測定誤差
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正解:D測定誤差

測定値と真の値の間に生じる誤差のことを測定誤差といいます。

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9データを大きさ順に並び替えたときに中央に位置する値のことを何というか

  1. Aメディアン
  2. B範囲
  3. C最頻値
  4. D平均値
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正解:Aメディアン

データを大きさ順に並び替えたときに中央に位置する値のことをメディアン(中央値)といいます。

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10データの最大値と最小値の差として定義される基本統計量はどれか

  1. A範囲
  2. B偏差平方和
  3. C不偏分散
  4. D標準偏差
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正解:A範囲

範囲Rは「最大値-最小値」の式で計算されるデータの最大値と最小値の差のことです。

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11各データの値と平均値の差を2乗して足し合わせていったものでデータのばらつきを表す指標はどれか

  1. A不偏分散
  2. Bメディアン
  3. C偏差平方和
  4. D標準偏差
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正解:C偏差平方和

各データの値と平均値の差(偏差)を2乗して足し合わせていったものを偏差平方和(平方和)といいます。

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12偏差平方和を「データ数n-1」で割った値のことを何というか

  1. A母分散
  2. B不偏分散
  3. C標準偏差
  4. D標本分散
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正解:B不偏分散

不偏分散とは偏差平方和を「(データ数n)-1」で割った値のことです。

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13不偏分散の平方根をとった値として定義される基本統計量はどれか

  1. A標準偏差
  2. B範囲
  3. C偏差平方和
  4. D最頻値
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正解:A標準偏差

標準偏差とは不偏分散の平方根をとった値のことです。

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14正規分布においてその形を決める要素(パラメータ)の組み合わせとして正しいものはどれか

  1. A平均と分散
  2. B平均と範囲
  3. C最大値と最小値
  4. D中央値と分散
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正解:A平均と分散

正規分布の形を決める要素をパラメータといい正規分布のパラメータは平均と分散です。

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15平均が0で分散が1の正規分布のことを特に何と呼ぶか

  1. A母集団正規分布
  2. B標準正規分布
  3. C基本正規分布
  4. D不偏正規分布
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正解:B標準正規分布

平均が0分散が1の正規分布N(0, 1の2乗)を標準正規分布といいます。

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16二項分布の形を決める要素(パラメータ)の組み合わせとして正しいものはどれか

  1. A試行の回数と成功の確率
  2. B不適合品数と確率
  3. C最大値と最小値
  4. Dデータの数と平均値
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正解:A試行の回数と成功の確率

二項分布のパラメータは試行の回数nと成功の確率Pです。

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17計量値の場合に中心的な位置を表す尺度として用いられるものの組み合わせとして正しいものはどれか

  1. A分散・標準偏差・範囲
  2. B平均値・不偏分散・標準偏差
  3. C平均値・中央値・最頻値
  4. D偏差平方和・不偏分散・範囲
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正解:C平均値・中央値・最頻値

計量値の場合中心的な位置を表す尺度には平均値・中央値(メディアン)・最頻値などが用いられます。

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18計量値の場合にばらつきを表す尺度として用いられるものの組み合わせとして正しいものはどれか

  1. A分散・標準偏差・範囲
  2. B平均値・中央値・最頻値
  3. C偏差平方和・平均値・範囲
  4. D最頻値・分散・標準偏差
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正解:A分散・標準偏差・範囲

計量値の場合ばらつきを表す尺度には分散・標準偏差・範囲などが用いられます。

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19母集団を構成する全ての要素が同じ確率でサンプルとして選ばれるように抜き出す方法を何というか

  1. Aランダムサンプリング
  2. B層別サンプリング
  3. C不偏サンプリング
  4. D有意サンプリング
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正解:Aランダムサンプリング

母集団を構成する全ての要素が同じ確率でサンプルとして選ばれるように抜き出す方法をランダムサンプリングといいます。

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20次のデータ(2, 3, 5, 7, 11, 13)のデータの数は6個です。このデータの平均値として最も適切なものはどれか

  1. A7.0
  2. B5.5
  3. C6.8
  4. D5.0
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正解:C6.8

平均値はデータの合計である41をデータの数6で割ることで約6.8と計算されます。

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21データ(2, 3, 5, 7, 11, 13)のメディアン(中央値)を求める計算式および値として正しいものはどれか

  1. A7
  2. B5
  3. C6.8
  4. D(5+7)/2 = 6
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正解:D(5+7)/2 = 6

データの数が偶数の場合は中央に近い2つの値を足して2で割るため(5+7)/2=6となります。

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22データ(2, 3, 5, 7, 11, 13)の範囲Rとして正しいものはどれか

  1. A16
  2. B11
  3. C13
  4. D15
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正解:B11

範囲Rは最大値13から最小値2を引いた値である11となります。

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23データ(102, 105, 107, 103, 100)の5個のデータがあるときこれを小さい順に並べ替えた際の中央値はどれか

  1. A105
  2. B103
  3. C102
  4. D100
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正解:B103

データを小さい順に並べ替えると100, 102, 103, 105, 107となり中央に位置する値は103です。

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24データ(102, 105, 107, 103, 100)において最大値と最小値の差である範囲を求めるといくつになるか

  1. A8
  2. B7
  3. C5
  4. D10
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正解:B7

最大値107から最小値100を引いた値である7が範囲となります。

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25サンプル数が異なる複数のデータのばらつきを比較したいとき偏差平方和ではなく不偏分散を用いる理由として正しいものはどれか

  1. A不偏分散はデータの最大値と最小値の影響を全く受けない指標だからである
  2. B不偏分散の単位はデータの単位の二乗ではなく元の単位に戻っているからである
  3. C偏差平方和はデータ数が増えるほど大きくなるためその影響をなくす必要があるから
  4. D不偏分散は母集団の平均値を正確に推定するための唯一の指標だからである
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正解:C偏差平方和はデータ数が増えるほど大きくなるためその影響をなくす必要があるから

偏差平方和はデータ数が増えるほど大きくなるためデータ数n-1で割ることでその影響をなくした不偏分散を用います。

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26分散の単位がデータの単位の二乗になっているのに対し標準偏差の単位が元のデータの単位と同じになる理由を説明したものとして正しいものはどれか

  1. A合計値をデータの数で割ることで平均的な単位に修正されるため
  2. Bデータの数nで割ることによって単位の影響が相殺されるため
  3. C最大値と最小値の差をとることで単位が相殺されるため
  4. D不偏分散の平方根をとることで単位が元の単位に戻るため
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正解:D不偏分散の平方根をとることで単位が元の単位に戻るため

標準偏差は分散の平方根をとることで単位を元の単位に戻しています。

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27製品重量xが正規分布N(80, 3の2乗)に従っているときxが84以上になる確率を求めるための標準化の値Zとして正しいものはどれか

  1. A2.00
  2. B1.00
  3. C1.33
  4. D4.00
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正解:C1.33

標準化の式Z=(x-μ)/σに代入すると(84-80)/3=1.33となります。

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28製品重量xが正規分布N(80, 3の2乗)に従うとき標準化により得られた絶対値|Z|=1.33に対応する正規分布表の確率Pが0.0918であるときxが84以上になる確率は何%か

  1. A90.82%
  2. B3.00%
  3. C9.18%
  4. D1.33%
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正解:C9.18%

標準化によって得られた確率P=0.0918は9.18%を意味します。

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29母平均μ母標準偏差σの正規分布においてμ±3σの範囲に入る確率は約99.7%である。このとき±3σの範囲を超える重さの製品を不適合品とすると1000個製造したときに発生する不適合品は約何個か

  1. A5個
  2. B3個
  3. C1個
  4. D10個
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正解:B3個

範囲に入らない確率は1-0.9974=0.0026であり1000×0.0026=2.6を四捨五入して3個となります。

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30サンプルn=4個を抜き取り不適合品が含まれる確率がP=0.3のときx=0(不適合品が1つもない)になる確率を求める計算式として正しいものはどれか

  1. A0.7×0.7×0.7×0.7
  2. B0.3×0.3×0.3×0.3
  3. C1-0.3×0.3×0.3×0.3
  4. D4×0.3×0.7×0.7×0.7
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正解:A0.7×0.7×0.7×0.7

不適合品が発生しない確率は1-0.3=0.7であり4個全てが発生しない確率は0.7の4乗となります。

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31サンプリング誤差と測定誤差の大きさに関する関係性の記述として最も適切なものはどれか

  1. Aサンプリング誤差と測定誤差の大きさには特に大小関係はない
  2. Bサンプリング誤差と測定誤差は常に等しい大きさになる
  3. C測定誤差の方がサンプリング誤差よりも必ず大きい
  4. Dサンプリング誤差の方が測定誤差よりも必ず大きい
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正解:Aサンプリング誤差と測定誤差の大きさには特に大小関係はない

サンプリング誤差と測定誤差の大きさは場合によって異なり特に大小関係はありません。

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32正規分布N(μ, σ²)における「母平均μ」と「母分散σ²」というパラメータに関する記述として正しいものはどれか

  1. Aこれらはデータの数が奇数か偶数かによって計算方法が変化するパラメータである
  2. Bこれらはサンプルのデータから直接計算した平均値や不偏分散のことである
  3. Cこれらは母集団の一部のデータから計算されたばらつきの指標である
  4. Dこれらは母集団全体の平均と分散のことでサンプルの値とは意味が異なる
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正解:Dこれらは母集団全体の平均と分散のことでサンプルの値とは意味が異なる

母平均と母分散は母集団全体のパラメータでありサンプルから計算した値とは意味が異なります。

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33同一のサンプルを同じ条件で3回測定したところ測定値が102、101、98とばらついた。このばらつきが発生した原因に関する考察として最も適切なものはどれか

  1. A不適合品数が二項分布に従っているために生じた確率的な変動である
  2. B測定器の問題や測定条件の不備などによって発生した測定誤差である
  3. C有意サンプリングを行ったことによって生じた母集団の偏りである
  4. D母集団からサンプルを抜き出す際に生じたサンプリング誤差である
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正解:B測定器の問題や測定条件の不備などによって発生した測定誤差である

同一のサンプルを測定した値がばらついているためこれは測定によって発生した測定誤差だと考えられます。

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34ある製品の寸法が正規分布N(200, 5の2乗)に従うときこれを標準化する式として最も適切なものはどれか

  1. AZ = (x - 200) / 5
  2. BZ = (x - 5) / 200
  3. CZ = (x - 5) / 25
  4. DZ = (x - 200) / 25
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正解:AZ = (x - 200) / 5

標準化の式はZ=(x-μ)/σでありμ=200、σ=5を代入するとZ=(x-200)/5となります。

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35正規分布の確率を求める際に「図(山)を描くこと」が推奨される理由として最も適切なものはどれか

  1. Aランダムサンプリングと有意サンプリングの確率の差を比較するため
  2. B不偏分散と標準偏差の単位の二乗の関係をグラフ上で整理するため
  3. Cデータの数が奇数であるか偶数であるかを視覚的に判断するため
  4. Dどの範囲の面積(確率)を求めるのかを確認して間違いを防ぐため
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正解:Dどの範囲の面積(確率)を求めるのかを確認して間違いを防ぐため

山を描いて平均を記入しどの範囲の面積を求めるのかを確認してから計算すれば間違えることがありません。

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36サンプリングの方法と誤差に関する次の記述のうち「正しくないもの」はどれか

  1. A母集団から抜き出したデータの数のことをサンプルの大きさという
  2. B母集団から要素をランダムに選ぶ方法をランダムサンプリングという
  3. Cサンプルを測定したデータにはサンプリング誤差と測定誤差の両方が含まれる
  4. Dサンプリング誤差にはかたよりがあるがばらつきはない
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正解:Dサンプリング誤差にはかたよりがあるがばらつきはない

サンプリング誤差と測定誤差はどちらも「かたより」と「ばらつき」があります。

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37データの種類に関する次の記述のうち「正しくないもの」はどれか

  1. A言語データは言葉で表現するデータのことである
  2. B品質管理で扱うデータには数値データと言語データがある
  3. C不適合品数は計測機器を用いて計測する連続量であるため計量値である
  4. D数値データは計量値と計数値に分けることができる
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正解:C不適合品数は計測機器を用いて計測する連続量であるため計量値である

不適合品数は数えるものであるため「計数値」です。長さや重さなどが計量値に該当します。

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38基本統計量の計算方法に関する次の記述のうち「正しくないもの」はどれか

  1. A偏差平方和は各データの値と平均値の差を2乗して足し合わせたものである
  2. B範囲Rはデータの最大値から最小値を引いた値である
  3. C中央値はデータを大きさ順に並べ替えたときに中央に位置する値である
  4. D平均値はデータの合計を「データ数-1」で割った値である
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正解:D平均値はデータの合計を「データ数-1」で割った値である

平均値はデータの合計を「データの数(n)」で割った値です。「n-1」で割るのは不偏分散です。

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39正規分布の特徴に関する次の記述のうち「正しくないもの」はどれか

  1. A平均が0で分散が1の正規分布を標準正規分布という
  2. B正規分布の形は左右対称の釣鐘型である
  3. C正規分布の山の面積はデータの発生する確率を表している
  4. Dパラメータの値によって山が2つになることや左右非対称になることがある
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正解:Dパラメータの値によって山が2つになることや左右非対称になることがある

正規分布はパラメータの値によって山が2つになることや左右が非対称になることはありません。

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40二項分布に関する次の記述のうち「正しくないもの」はどれか

  1. A二項分布は不適合品数や人数などの計数値の分布を表す
  2. B成功か失敗かのように2パターンの結果しかない試行を何回も行ったときの確率分布である
  3. C二項分布は3級の試験においてほぼ毎回計算問題として出題される
  4. Dサンプルn=3でP=1のときxがとる値は3個の1パターンのみである
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正解:C二項分布は3級の試験においてほぼ毎回計算問題として出題される

二項分布は出題頻度が低く、ほぼ毎回出題されるのは基本統計量です。

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41基本統計量についてデータが(1, 2, 2, 2, 3, 3)の場合に関する記述のうち「正しくないもの」はどれか

  1. Aこのデータの中心的な位置を表す尺度には中央値も用いられる
  2. Bこのデータの最大値と最小値の差である範囲Rは3である
  3. Cこのデータにおいて最も多く現れる値である最頻値(モード)は2である
  4. Dこのデータのばらつきを表す尺度には標準偏差も用いられる
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正解:Bこのデータの最大値と最小値の差である範囲Rは3である

最大値3から最小値1を引いた範囲Rは2となるため「範囲Rは3である」という記述が明確に正しくありません。

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42正規分布の確率計算に関する次の記述のうち「正しくないもの」はどれか

  1. A正規分布の形は左右対称なので平均から同じだけ離れた位置の面積は等しい
  2. B標準化を行う際の値Zは常に正の値をとりマイナスになることはない
  3. C確率を求めるときは100%を1として考え20%は0.2として扱う
  4. D正規分布表は試験では基本的に問題用紙の最後に載っている
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正解:B標準化を行う際の値Zは常に正の値をとりマイナスになることはない

標準化の式でxが母平均μより小さい場合、Zの値はマイナス(負の値)になります。

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