正規分布とは?形と中心極限定理

公開: 更新: カテゴリ: テクノロジ系

30秒で結論

正規分布とは(全体像)

正規分布とは、真ん中(平均)が最も高く、左右に同じように散らばる、釣鐘(つりがね)型の分布のことだ。ガウス分布ともいう。

身長やテストの点、測定の誤差など、世の中の多くの現象が、だいたいこの形に近くなる。平均あたりにいちばん多くのデータが集まり、平均から離れる(とても大きい・とても小さい)ほど、数が少なくなるからだ。

ここで一番のポイント。正規分布は、左右対称の釣鐘型だ。なお、「すべてのデータが正規分布になる」わけではない(例外もある)。「どんなデータも必ず正規分布」と思い込むと誤りになる。


詳しく:形と中心極限定理

ここが心臓部。正規分布の特徴を押さえよう。

正規分布のポイント

項目やさしい意味
真ん中が高く、左右対称の釣鐘型
多くの現象が近似身長・テストの点・測定誤差など。ただし全部ではない
中心極限定理たくさんのデータの平均は、正規分布に近づく

正規分布は、平均を中心に、左右対称の釣鐘型。平均の近くにデータが集まり、端にいくほど少なくなる。

そして、統計で大事なのが中心極限定理。これは、もとのデータがどんな分布でも、たくさん集めた「平均(標本平均)」は、正規分布に近づいていくという考え方だ。だから、正規分布は、統計のいろいろな場面(品質管理・A/Bテストなど)で土台になる。

わかりやすく言い換えると

身近なたとえで整理しよう。テストの点数で考えるとわかりやすい。

正規分布は、「平均あたりに人がいちばん多く、すごく高い点・すごく低い点は少ない、という山型」のイメージ。左右に同じように広がる。つまり、平均を中心にした、きれいな山だ。

「多くの現象が近い」というのは、身長やテストの点など、いろいろなものがこの形に近くなること。ただし、すべてではない。

中心極限定理は、「たくさん集めた平均は、もとの形に関係なく、釣鐘型に近づく」こと。要するに、平均をとると正規分布に近づく、ということだ。


試験のツボ

🔴 一番出る:正規分布の形

①真ん中(平均)が高く、左右対称の釣鐘型

②平均の近くに多く、端にいくほど少ない

🔴 次に出る:多くの現象が近似

①身長・テストの点・測定誤差などが近い形

②ただし、すべてのデータが正規分布ではない

🟡 押さえると安定:中心極限定理

①たくさんのデータの平均は、正規分布に近づく

②もとの分布がどんな形でも、平均をとると近づく


よくある間違い

「正規分布は、左右が非対称で、片方に寄った形だ」→ ✗  正規分布は、真ん中が高く、左右対称の釣鐘型。

「どんなデータも、必ず正規分布になる」→ ✗  多くの現象は近いが、すべてではない(例外もある)。

「中心極限定理は、データ1個ごとの分布についての考え方だ」→ ✗  中心極限定理は、たくさん集めた「平均」が正規分布に近づく、という話。


試験での出題パターン

実際の問題でたしかめてみよう。

オリジナル問題1(正規分布の形)

📝 オリジナル問題 1 正規分布の形

正規分布に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。

  1. 真ん中が高くて、左右対称になっている釣鐘型の分布である
  2. 社員の出退勤を記録して、毎月の給与を計算するしくみである
  3. 取引先へ毎月の請求書を郵送する、決まった事務作業である
  4. 完成したシステムを宣伝して、より多く売る広告活動である
データパン
データパン 解答・解説

解答は 1 だぱん。

正規分布は、真ん中が高く、左右対称の釣鐘型の分布なんだぱん。平均の近くにデータが集まる形だぱん。

選択肢2は給与計算、選択肢3は請求書の事務、選択肢4は広告で、どれも違うぱん。

選択肢判定理由
1左右対称の釣鐘型で正しい
2給与計算のしくみではない
3請求書の事務の話
4広告活動ではない

オリジナル問題2(多くの現象が近似)

📝 オリジナル問題 2 正規分布に近い現象

正規分布と現象の関係に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。

  1. 社員の給与を計算する処理だけが、正規分布に近いとされている
  2. 取引先へ請求書を郵送する事務だけが、正規分布に近いとされる
  3. どんなデータも、例外なく必ず正規分布になるとされているものだ
  4. 身長やテストの点など多くの現象が近いが、すべてではないのだ
データパン
データパン 解答・解説

解答は 4 だぱん。

正規分布は、身長やテストの点など多くの現象が近いが、すべてではないんだぱん。例外もあるから、「どんなデータも必ず」とまちがえないようにするといいぱん。

選択肢1の給与、選択肢2の請求書、選択肢3の「例外なく必ず」は、いずれも違うぱん。

選択肢判定理由
1給与計算だけではない
2請求書の事務だけではない
3すべてが正規分布ではない
4多くは近いが全部ではないで正しい

オリジナル問題3(中心極限定理)

📝 オリジナル問題 3 中心極限定理

中心極限定理に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。

  1. 社員の給与を計算した金額が、正規分布になるという定理だとされる
  2. たくさんのデータの平均は、正規分布に近づくという考え方である
  3. 取引先へ請求書を郵送した枚数が、正規分布になるという定理だ
  4. データ1個ごとの値が、必ず正規分布になるという考え方である
データパン
データパン 解答・解説

解答は 2 だぱん。

中心極限定理は、たくさんのデータの平均は、正規分布に近づくという考え方なんだぱん。もとの形に関係なく、平均をとると近づくんだぱん。

選択肢1の給与、選択肢3の請求書、選択肢4の「1個ごと」は、いずれも違うぱん。

選択肢判定理由
1給与の金額の話ではない
2平均が正規分布に近づくで正しい
3請求書の枚数の話ではない
41個ごとではなく平均の話

まとめ

押さえどころ

次に学ぶ


執筆: SikakuQuest編集部

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