大数の法則

標本サイズを増やすと標本平均が母平均に収束する大数の法則を、コイン投げの例で学びます。

『試行を繰り返せば真の値に近づく』という直感的な法則を学びます。

白銀 ゆき(普段) 白銀 ゆき

大数の法則は、サンプルサイズnを大きくすると、標本平均x̄が母平均μに収束する、という法則よ。

若葉 みどり 先生(笑顔) 若葉 みどり 先生

コインを多く投げるほど、表の比率が0.5に近づくのが直感的な例ね。

胡桃 あんず(普段) 胡桃 あんず

要は10回じゃ偏ることもあるけど、1万回投げれば0.5に近づくってこと?

白銀 ゆき(普段) 白銀 ゆき

そう。
補足すると、短期的にはバラついても、長期的には平均値に収束するの。

桜井 もも(普段) 桜井 もも

ギャンブラーの誤謬って関係ありますかぁ?

若葉 みどり 先生(普段) 若葉 みどり 先生

鋭い指摘ね。
『5回連続で表が出たから次は裏が出やすい』と考えるのがギャンブラーの誤謬。
コインに記憶はないから、各回独立に1/2なのよ。

白銀 ゆき(笑顔) 白銀 ゆき

大数の法則は『長期平均』が母平均に近づくという話。
次の1回の偏りを補正するわけじゃないから注意してね。

胡桃 あんず(普段) 胡桃 あんず

数字で見るとどんな感じになるの?
めっちゃ気になる!

白銀 ゆき(笑顔) 白銀 ゆき

下の表を見て。
回数を増やすほど、表が出た比率がだんだん0.5に張り付いていくのが分かるわ。

コイン投げ:表が出た比率の例(真の確率 0.5 に近づく)

  投げた回数 n      表が出た比率
       10              0.700
      100              0.550
     1000              0.508
    10000              0.502

  → 回数を増やすほど比率が 0.5 に張り付いていく
    (ただし1回1回の結果は独立。次が表か裏かは予測できない)

確認クイズ

大数の法則について最も適切な記述はどれか。

  1. サイコロは6面なので必ず6回振れば均等な結果が出る
  2. サンプルサイズが大きくなるにつれ標本平均は母平均に収束する
  3. 標本サイズが小さいほど精度が高い
  4. ギャンブルで連続して負けたら次は勝ちやすい
こたえを見る

正解: 2. サンプルサイズが大きくなるにつれ標本平均は母平均に収束する

大数の法則は、サンプルサイズが大きくなるにつれ標本平均が母平均に収束する法則です。短期偏りを補正するわけではありません。

若葉みどり先生・白銀ゆき・桜井もも・胡桃あんずのイラスト。雪だるま作り

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