統計検定3級 ⑤ 確率

確率の基礎概念を学ぶ分野です。試行・事象・根元事象・余事象・排反・空事象といった用語、同様に確からしいことを前提とした古典的確率、和事象・積事象の確率、条件付き確率、独立性、期待値の考え方が頻出です。サイコロやカードなど身近な題材で確率を計算する問題が多く出されます。用語の定義を正確に押さえたうえで、場合の数を数え上げて確率を求める基本操作に慣れることが、後の確率分布や統計的推測の理解にも直結する分野です。

この分野の問題36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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151確率の定義において、それ以上分割できない事象のことを何と呼ぶか。

  1. A全事象
  2. B根元事象
  3. C和事象
  4. D積事象
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正解:B根元事象

事象の中でそれ以上分割できない事象を根元事象と呼びます。

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152ある事象の起こりやすさを得るために行う実験や観察のことを何というか。

  1. A試行
  2. B事象
  3. C確率
  4. D公理
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正解:A試行

事象の起こりやすさを得るための実験や観察を「試行」と定義します。

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153全事象がU、事象がAのとき、Aが起こらないという事象を何と呼ぶか。

  1. A空事象
  2. B排反事象
  3. C積事象
  4. D余事象
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正解:D余事象

Aが起こらないという事象を余事象と呼びます。

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1542つの事象BとCが同時に起こらない(B∩C=φ)とき、これらの事象はどのような関係にあるというか。

  1. A互いに独立
  2. B互いに余事象
  3. C互いに排反
  4. D互いに空事象
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正解:C互いに排反

2つの事象が同時には起こらないとき、それらは「互いに排反である」と言います。

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155起こりえない事象のことで、集合における空集合に対応するものを何というか。

  1. A全事象
  2. B空事象
  3. C根元事象
  4. D独立事象
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正解:B空事象

起こりえない事象で集合の空集合に対応するものを空事象と呼びます。

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156すべての根元事象が生じる可能性が同様に確からしいと仮定し、根元事象の数に基づいて確率を決める定義を何というか。

  1. A頻度確率
  2. B古典的確率
  3. C公理的確率
  4. D条件付き確率
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正解:B古典的確率

すべての根元事象が生じる可能性が同様に確からしいと仮定する定義を古典的確率と呼びます。

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157くじ引きなどで、どのカードも抜かれるのが同様に確からしいとき、どのように抜くというか。

  1. A排反に抜く
  2. B独立に抜く
  3. C公理的に抜く
  4. D無作為に抜く
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正解:D無作為に抜く

どのカードも抜かれるのが同様に確からしいとき「無作為(random)に抜く」と言います。

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1581から6の目が同じ確率で出るサイコロを1回投げて、偶数の目が出る古典的確率はいくらか。

  1. A1/3
  2. B1/6
  3. C2/3
  4. D1/2
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正解:D1/2

全事象が6通り、偶数は{2,4,6}の3通りなので、3/6 = 1/2となります。

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159袋の中に赤いカードが20枚、青いカードが30枚入っている。1枚を無作為に選ぶとき、赤いカードである確率はいくらか。

  1. A2/5
  2. B3/5
  3. C1/2
  4. D1/5
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正解:A2/5

カードの総数は50枚で赤いカードは20枚なので、20/50 = 2/5となります。

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160同じ条件の下で繰り返すことができる実験や観測(反復試行)の相対頻度の極限値として確率を決める定義を何というか。

  1. A頻度確率
  2. B古典的確率
  3. C公理的確率
  4. D主観的確率
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正解:A頻度確率

反復試行によって得られた根元事象の相対頻度に基づき決める確率を頻度確率と呼びます。

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161ゆがみのないコインを投げる回数を増やしていくと、表が出た割合はどのような値に近づいていく傾向があるか。

  1. A0.3
  2. B0.7
  3. C1.0
  4. D0.5
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正解:D0.5

コインを多数回投げると、表が出る相対頻度は0.5(1/2)に近づいていきます。

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162日本全国の出生数のうち、男児の割合はおよそ何%か。

  1. A50.0%
  2. B49.8%
  3. C51.3%
  4. D52.5%
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正解:C51.3%

全国の出生数のうち男児の割合はおよそ51.3%です。

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163確率の公理において、全事象Uの確率P(U)が満たすべき値はどれか。

  1. AP(U) = 0
  2. BP(U) = 1
  3. C0 ≤ P(U) ≤ 1
  4. DP(U) = ∞
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正解:BP(U) = 1

確率の公理として、全事象は P(U) = 1 をみたします。

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164確率の公理において、任意の事象Aが満たすべき確率P(A)の範囲はどれか。

  1. A0 ≤ P(A) ≤ 1
  2. BP(A) = 1
  3. C0 < P(A) < 1
  4. D-1 ≤ P(A) ≤ 1
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正解:A0 ≤ P(A) ≤ 1

確率の公理として、任意の事象Aは 0 ≤ P(A) ≤ 1 をみたします。

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1652つの事象AとBにおいて、P(A∩B) = P(A)P(B) という関係が成り立つとき、AとBはどのような関係にあるというか。

  1. A独立である
  2. B排反である
  3. C余事象である
  4. D空事象である
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正解:A独立である

P(A∩B) = P(A)P(B) が成り立つとき、AとBは「独立である」と言います。

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1662つの事象A、Bがあり、Aが起こったという条件の下で、Bが起こる確率を何というか。

  1. A和事象の確率
  2. B独立確率
  3. C条件付き確率
  4. D余事象の確率
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正解:C条件付き確率

「Aが起こったという条件の下で、Bが起こる確率」を条件付き確率と呼びます。

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167事象Aが与えられたときの事象Bの条件付き確率P(B|A)を定義する式として正しいものはどれか。ただしP(A)>0とする。

  1. AP(A∩B) / P(B)
  2. BP(A)P(B)
  3. CP(A∩B) / P(A)
  4. DP(A) + P(B)
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正解:CP(A∩B) / P(A)

条件付き確率の定義式は P(B|A) = P(A∩B) / P(A) です。

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168条件付き確率の定義を変形して得られる、P(A∩B) = P(A)P(B|A) という式を何の定理(または法則)というか。

  1. A加法定理
  2. B全確率の定理
  3. C乗法定理
  4. Dベイズの定理
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正解:C乗法定理

P(A∩B) = P(A)P(B|A) は「乗法定理(または乗法法則)」と呼ばれます。

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169条件付き確率に関連した重要な定理で、原因の確率を更新する際などに用いられる定理は何か。

  1. A全確率の定理
  2. B大数の法則
  3. Cチェビシェフの定理
  4. Dベイズの定理
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正解:Dベイズの定理

条件付き確率に関連した重要な定理として「ベイズの定理」があります。

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170確率の加法定理に関連して、起こりうるすべての事象を尽くした全事象の確率の合計はいくつになるか。

  1. A0
  2. B0.5
  3. C1
  4. D事象の数
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正解:C1

確率の公理により、全事象の確率は1になります。

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1711から4までの数が書かれたカードから2枚を同時に選ぶとき、1のカードを含む古典的確率を求めなさい。

  1. A1/2
  2. B1/3
  3. C1/4
  4. D3/4
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正解:A1/2

組合せは6通りで、1を含むのは(1,2),(1,3),(1,4)の3通りなので、3/6 = 1/2となります。

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1721から4までの数が書かれたカードから1枚ずつ順番に選ぶ(戻さない)とき、樹形図を用いた場合の全事象の根元事象の数はいくつか。

  1. A12個
  2. B6個
  3. C16個
  4. D4個
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正解:A12個

4枚から順に2枚を選ぶ並べ方は 4 × 3 = 12通りなので、全事象は12個の根元事象から成ります。

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173大小2つのサイコロを投げるとき、目の和が6以下になる確率はいくらか。

  1. A7/12
  2. B5/12
  3. C1/2
  4. D4/9
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正解:B5/12

目の和が6以下になる組み合わせは36通り中15通りあり、15/36 = 5/12となります。

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174大小2つのサイコロを投げるとき、目の和が7以上になる確率を、余事象の性質(目の和が6以下の確率が5/12)を利用して求めなさい。

  1. A5/12
  2. B1/2
  3. C11/12
  4. D7/12
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正解:D7/12

余事象の確率の性質より、1 - 5/12 = 7/12 と計算できます。

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175ある夫婦に5人の子どもがいる。各子どもが男か女かは独立に確率1/2で起こるとするとき、5人とも男の子である確率はいくらか。

  1. A1/5
  2. B1/16
  3. C1/64
  4. D1/32
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正解:D1/32

独立な試行なので、(1/2)^5 = 1/32 となります。

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176ゆがみのないコインを5回投げて3回表が出る確率を求めなさい。

  1. A3/5
  2. B5/16
  3. C1/32
  4. D9/32
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正解:B5/16

表が出る組合せは 5C3 = 10通り。各確率は1/32なので、10 × 1/32 = 5/16 となります。

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177ある集団である法律に賛成する人の割合が2/3であるとする。20人を無作為に選んだとき、15人が賛成する確率を求める正しい式はどれか。

  1. A20C15 * (2/3)^15 * (1/3)^5
  2. B20C15 * (2/3)^5 * (1/3)^15
  3. C(2/3)^15 * (1/3)^5
  4. D20 * (2/3)^15 * (1/3)^5
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正解:A20C15 * (2/3)^15 * (1/3)^5

反復試行の確率公式 nCk * p^k * (1-p)^(n-k) にあてはめると、20C15 * (2/3)^15 * (1/3)^5 となります。

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178あるクラス(男子22人、女子18人、計40人)において、無作為に1人選ぶとき、男子である確率はいくらか。

  1. A11/20
  2. B9/20
  3. C21/40
  4. D11/40
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正解:A11/20

男子の合計は22人、全体の合計は40人なので、22/40 = 11/20 となります。

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179あるクラス40人のうち、A中学校出身者は15人でそのうち男子は10人である。選ばれた生徒がA中学校出身と分かっているとき、その生徒が男子である条件付き確率はいくらか。

  1. A10/40
  2. B15/40
  3. C2/3
  4. D11/20
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正解:C2/3

A中学校出身の15人のうち男子は10人なので、10/15 = 2/3 となります。

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18010本のくじの中に当たりくじが3本ある。2人が順番に引き、引いたくじは戻さないとき、1人目が当たり、2人目がはずれを引く確率はいくらか。

  1. A3/10
  2. B7/30
  3. C7/9
  4. D21/100
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正解:B7/30

1人目が当たる確率は3/10、その後2人目がはずれる条件付き確率は7/9。乗法定理より 3/10 × 7/9 = 7/30 となります。

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181古典的確率の定義が「適用できない場合」として適切な例はどれか。

  1. Aサイコロを1回投げて偶数の目が出る場合
  2. B袋の中から赤いカードを無作為に選ぶ場合
  3. C地震の震度のように根元事象の確率が等しくない場合
  4. Dゆがみのないコインを投げて表と裏が出る場合
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正解:C地震の震度のように根元事象の確率が等しくない場合

地震の震度の場合、震度の大きい地震ほど発生確率は小さいため、根元事象が同様に確からしいとはいえず古典的確率は適しません。

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182無限個の事象A1, A2, ... が互いに排反なとき、確率の公理が示す等式として正しいものはどれか。

  1. AP(A1 ∩ A2 ∩ ...) = P(A1)P(A2)...
  2. BP(A1 ∪ A2 ∪ ...) = 1
  3. CP(A1 ∪ A2 ∪ ...) = P(A1) + P(A2) + ...
  4. DP(A1 ∩ A2 ∩ ...) = 0
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正解:CP(A1 ∪ A2 ∪ ...) = P(A1) + P(A2) + ...

確率の公理として、互いに排反な事象については P(A1 ∪ A2 ∪ ...) = P(A1) + P(A2) + ... が成り立ちます。

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1831つのサイコロを投げて、「偶数の目が出る事象」をA、「4以下の目が出る事象」をBとする。この2つの事象の関係について正しい説明はどれか。

  1. A互いに排反である
  2. B排反ではないが独立である
  3. C互いに影響し合うため独立ではない
  4. D余事象の関係にある
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正解:B排反ではないが独立である

P(A)=1/2、P(B)=2/3、P(A∩B)(2,4が該当)=1/3 で P(A)P(B)=1/3=P(A∩B) が成立するため、AとBは独立です。

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1843つの事象A、B、Cが独立であるための定義として、3個の対(AとB、AとC、BとC)がすべて独立であることのほかに、追加で成り立たなければならない等式はどれか。

  1. AP(A ∪ B ∪ C) = P(A) + P(B) + P(C)
  2. BP(A ∩ B ∩ C) = P(A)P(B)P(C)
  3. CP(A ∩ B ∩ C) = 0
  4. DP(A ∪ B ∪ C) = 1
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正解:BP(A ∩ B ∩ C) = P(A)P(B)P(C)

3つの事象が独立であるためには、各対の独立に加えて P(A ∩ B ∩ C) = P(A)P(B)P(C) が成り立たなければなりません。

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185「2つの事象の3個の対はすべて独立であるが、3つの事象としては独立ではない」例において、3!(=6)個の文字列と (a,a,a)、(b,b,b)、(c,c,c) の3個を根元事象とするとき、根元事象の合計は何個か。

  1. A6個
  2. B3個
  3. C27個
  4. D9個
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正解:D9個

6個の文字列と3個の文字列を合わせて、合計9個の文字列を根元事象とします。

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186ウイルス保菌者の事象をB、血液検査で陽性となる事象をAとする。P(B)=0.0001、P(A|B)=0.99、P(A|B^c)=0.01 としたとき、陽性反応が出た人が実際にウイルスを保菌している確率P(B|A)の計算結果はおよそいくらか。

  1. A0.99
  2. B0.0001
  3. C0.01
  4. D0.0098
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正解:D0.0098

ベイズの定理より P(B|A) = (0.0001×0.99) / (0.0001×0.99 + 0.9999×0.01) ≒ 0.0098 となります。

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