アプリになって便利になりました!
プリント学習メーカー
プリントを探して印刷・履歴管理・無料
アプリになって便利になりました!
プリント学習メーカー
プリントを探して印刷・履歴管理・無料
サイコロ・コイン・玉(くじ)・くり返す試行の確率を、場合の数を数える途中式つきで求める無料の計算サイトです。「場合の数」とは、ある出来事が起こる場合が全部で何通りあるか、という数のことです。答えは分数とパーセントで出します(分母が大きすぎるくり返す試行は、パーセントだけ)。「全部で何通りあるか」「条件に合うのは何通りか」を一つずつ書くので、答えだけでなく、確率の考え方そのものを確かめられます。中学2年の確率から、高校数学Aの反復試行までを対象にしています。宿題の答え合わせや、「どうしてこの式になるのか」の確認に使ってください。
1回の確率は、分数(1/6)・小数(0.05、小数第4位まで)・パーセント(5%、小数第2位まで)のどれでも入れられ、全角の数字も読みとります。0%(起こらない)と100%(必ず起こる)は、計算するまでもないので入れられません。答えが100%に非常に近いときは、パーセントを「100%に近い値」と表示します(確率が1になるわけではありません)。条件つき確率・期待値・玉が3色以上の問題・円順列は、この計算機の対象外です。
確率は、「条件に合う場合の数」を「全部の場合の数」でわって求めます。ただし、これが使えるのは、どの場合も同じ程度に起こりやすいとき(同様に確からしいとき)です。この記事では、コインの表と裏、サイコロの1〜6の目は、ゆがみのない公正なものとして、どれも同じ程度に起こりやすいと考えます。
計算機の「たしかめ」の段には、「合う通り数+合わない通り数=全部の通り数」と「合う確率+合わない確率=1」を表示します。確率は0から1の間の数で、起こらないことは0、必ず起こることは1です。
サイコロを2個投げるときは、2つのサイコロを区別して(大・小として)、目の組で数えます。(大=1,小=6)と(大=6,小=1)は別の出方です。次の表が、2個の目の和ごとの通り数です。
| 目の和 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 通り数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
通り数を全部たすと36通りです。和が7になる出方が6通りでいちばん多いので、和が7になる確率が1/6で最大です。和が2や12になるのは1通りずつで、確率は1/36です。和は同様に確からしくないので、「和が7になる」を「2〜12の11通りのうち1通り」と数えるのは間違いです。
「少なくとも1個は6が出る」は、「6が1個以上出る」ことです。そのまま数えるより、反対の「6が1個も出ない」を数えて、全体からひくほうが簡単です。このように、ある出来事が起こらない場合のことを余事象といい、「起こる確率=1−起こらない確率」で求められます。
「同じ目が出る」(ゾロ目)は、(1,1)から(6,6)までの6通りで、6/36=1/6です。サイコロが3個のときは、大中小を区別して6×6×6=216通りで数え、「すべて同じ目」は3個とも同じ目の6通り(6/216=1/36)です。
コインも区別して数えます。3枚なら、1枚ごとに表と裏の2通りなので、2×2×2=8通りです。
枚数が多くなると、全部を書き出すのは大変です。そこで、「n個からk個を、順番を区別せずに選ぶ選び方の数」nCkを使います。コインでは、n枚のうち表になるk枚を選ぶ選び方の数です。
nCkは、n個から順にk個を並べる数(nから1ずつ小さい数をk個かけたもの)を、k個の並べ方の数(kから1までかけたもの)でわって求めます。5C2=5×4÷(2×1)=10、10C5=10×9×8×7×6÷(5×4×3×2×1)=252です。選ばないほうを数えても同じなので、5C3=5C2です。1個だけ選ぶnC1はnで、n個全部を選ぶnCnは1です。
10枚のうち表が5枚になる出方は10C5=252通りで、全部の出方は2の10乗=1024通りなので、確率は252/1024=63/256(約24.61%)です。計算機は、コインが4枚までのときは全部の出方を書き出し、5枚以上のときは「表の枚数ごとの通り数」の表を出します。
「少なくとも1枚は表が出る」も余事象で求めます。3枚なら、1枚も表が出ない(全部裏)のは1通りなので、全部の8通りから引いて、確率は1−1/8=7/8です。
赤玉3個・白玉2個が入った袋から2個取り出すとき、取り出し方によって数え方が変わります。玉は1個ずつ区別して数えます(同じ赤玉でも、1・2・3の番号がついているものとして考えます)。
同じ袋から、戻さずに1個ずつ2個取り出すときは、順番も区別して並べます(順番を区別して並べた数を順列といいます)。全部の取り出し方は、1個目が5通り、2個目が4通りで、5×4=20通りです。赤玉が1個になるのは、1個目が赤で2個目が白(赤3個から1個、白2個から1個で3×2=6通り)と、1個目が白で2個目が赤(2×3=6通り)の、合わせて12通りです。確率は12/20=3/5で、同時に2個取り出すときと同じです。「赤玉が何個になるか」のように順番に関係ない条件では、「同時」と「戻さずに順に」で確率は変わりません(「1個目が赤で2個目が白」のように順番を決めた条件は、別の問題です)。
取り出した玉を毎回袋に戻すときは、毎回5通りなので、全部の取り出し方は5×5=25通りです。赤玉が1個になるのは、赤が出るのが1回目か2回目かの2通りと、赤の取り方3通り、白の取り方2通りで、2×3×2=12通りです。確率は12/25(48%)です。この例では、戻さないとき(3/5=60%)とは別の値になります。
| 取り出し方 | 全部の通り数 | 赤玉が1個になる通り数 | 確率 |
|---|---|---|---|
| 同時に2個 | 5C2=10 | 3C1×2C1=6 | 3/5(60%) |
| 戻さずに順に2個 | 5×4=20 | (赤→白)3×2+(白→赤)2×3=12 | 3/5(60%) |
| 戻しながら2個 | 5×5=25 | (赤が出る回)2×(赤)3×(白)2=12 | 12/25(48%) |
当たり2本・はずれ8本の10本のくじから、2本同時に引くとき、少なくとも1本当たる確率を求めます。全部の引き方は10C2=45通り。1本も当たらない(はずれを2本引く)のは8C2=28通りです。少なくとも1本当たるのは45−28=17通りで、確率は17/45です(計算機には、当たりを赤玉、はずれを白玉として、赤玉2個・白玉8個・同時に2個・赤玉が1個以上と入れると確かめられます)。
くじ引きでは、1番目に引いた結果を見ていなければ、先に引いても後に引いても、当たる確率は同じです。当たり2本を含む10本のくじを戻さずに1本ずつ2本引くとき、全部の引き方は10×9=90通りです。1番目が当たりになるのは、当たり2通り×2番目9通りの18通りで、18/90=1/5です。2番目が当たりになるのも、2番目の当たり2通り×1番目9通りの18通りで、18/90=1/5と、同じ値になります。(1番目がはずれだったと見えたあとで引く2番目の当たりやすさは、残り9本に当たりが2本なので2/9になり、ここでの話とは別です。)
同じことを何回もくり返すことを反復試行といいます。前の結果が次の結果に影響しないとき、1回で起こる確率をp、起こらない確率をq(=1−p)とすると、n回のうちちょうどk回起こる確率は、nCk×p^k×q^(n−k)です。nCkは、n回のうち起こるk回を選ぶ選び方の数、p^kはpをk回かけたもの(起こるk回の確率)、q^(n−k)はqを(n−k)回かけたもの(起こらない残りの回の確率)です。この3つをかけ合わせます。
計算機の「くり返す」では、1回の確率を1/6・0.05・5%のどの形でも入れられます。「k回以上」のときは、k回・k+1回・…・n回の確率を足す方法と、反対の「k−1回以下」の確率を1からひく方法(余事象)があります。足す確率の数が少ないほうを計算機は選び、どちらを使ったかをとき方に書きます。
「少なくとも1回は起こる」確率は、「1回も起こらない確率」を1からひいて求めます。1回も起こらない確率はq^nです。サイコロ1個を6回投げて、1の目が少なくとも1回出る確率は、1−(5/6)⁶=31031/46656(約66.51%)です。
当たりの確率が3%のくじ(ガチャ)を100回引くとき、少なくとも1回当たる確率は、1−0.97¹⁰⁰で約95.24%です。1回も当たらない確率は約4.76%(約21回に1回)あります。また、3%は約33回に1回の割合ですが、33回引いて少なくとも1回当たる確率は約63.4%で、100%ではありません。「確率1/nのことは、n回やれば必ず起こる」とは言えません。なお、この計算は、確率が毎回同じで、前の結果に影響されないとして行ったものです。ゲームなどのガチャには、一定回数で当たりが確定する仕組み(天井)があるものもあり、その場合には当てはまりません。
1回の確率が小さく回数が多いときは、分母が大きくなりすぎる(24けたをこえる)ので、計算機は分数を出さず、パーセントだけを出します(とき方の各項もパーセントで示します)。分数が長いとき(20文字をこえるとき)も、答えの欄にはパーセントだけを出し、分数は、とき方の中に書きます。パーセントは、小数第2位まで四捨五入して出します(0.01%より小さいときは小数第4位まで。0.0001%より小さいときは「0.0001%未満」)。当たりが10%のくじを10回引いて少なくとも1回当たる確率は約65.13%です。
| 問題の言い方 | 計算機の種類 | 条件の選び方 |
|---|---|---|
| サイコロを2個投げて、目の和が7になる確率 | サイコロ | 個数2・目の和が○になる・7 |
| 少なくとも1個は6の目が出る確率 | サイコロ | 個数2・少なくとも1個が○の目・6 |
| コインを3枚投げて、表が2枚出る確率 | コイン | 3枚・表がちょうどk枚・2 |
| 赤玉3個・白玉2個から同時に2個取り出して、赤玉が1個の確率 | 玉・くじ | 赤3・白2・2個・同時に取り出す・赤玉がちょうどk個・1 |
| サイコロを5回投げて、1の目が2回出る確率 | くり返す | 確率1/6・5回・ちょうどk回・2 |
| 当たりの確率が3%のくじを100回引いて、少なくとも1回当たる確率 | くり返す | 確率3%・100回・少なくとも1回は起こる |
サイコロ(1〜3個)・コイン(1〜10枚)・赤玉と白玉の袋から取り出す問題・同じことをくり返す反復試行(100回まで)の確率が解けます。条件つき確率・期待値・玉が3色以上の問題・円順列(円形に並べる並べ方)は対象外です。
学校の問題では分数で答えることが多く、実際の場面ではパーセントのほうが大きさをつかみやすいためです。分母が大きすぎる反復試行の問題(分母が24けたをこえるとき)では、分数を出さずパーセントだけを出します。
「赤玉が何個になるか」のように順番に関係ない条件では、変わりません。数え方(同時は組み合わせ、順に取り出すのは順列)はちがいますが、全部の通り数と条件に合う通り数が同じ倍率で変わるので、確率は同じになります。たとえば赤3個・白2個から2個取り出して赤が1個になる確率は、どちらも3/5です。「1個目が赤で2個目が白」のように順番を決めた条件は、同時には考えられない別の問題です。
問題文に「取り出した玉を袋に戻して」とあれば、戻すときです。「戻さずに」「同時に」とあれば、戻さないときです。書いていないときは、問題の場面で判断します(くじ引きは、ふつう引いたくじを戻しません)。戻すときは、毎回同じ袋の状態になるので、反復試行の確率と同じ考え方で解けます。
起こる場合には「1回」「2回」「3回」…といくつものパターンがありますが、反対の「1回も起こらない」はひとつだけなので、数えるのが簡単です。全体の確率は1なので、反対の確率を1からひけば求められます。
いいえ。サイコロ1個を6回投げて、1の目が少なくとも1回出る確率は、約66.51%で、100%ではありません(ちょうど1回だけ出る確率は約40.19%です)。確率は、起こりやすさを表すもので、確率の逆数の回数だけくり返せば必ず起こるわけではありません。
答えの確認に使ってください。確率の問題は、「全部の場合の数」と「条件に合う場合の数」をどう数えるかが大切です。計算機のとき方を見て、自分の数え方と同じかどうかを確かめると、考え方が身につきます。