next up previous 次: 確率とは何か 上: 確率論の基礎 前: 確率論の基礎

言葉の定義

教科書の「確率」の章は,いろんな言葉(「試行」,「事象」,「根元事象」等々)の定義からはじまっている. しかしそれはあまり重視されない.教科書の書き方もていねいではない.

これらの概念は,賭け事の仕組みなどを長い時間をかけて考えることで得られた, 確率的な現象を捉えるための考え方の枠組みだ. いちどじっくりと考え確認したい.わからなければ先生に質問することを勧めたい.

これらの言葉をここでも改めて定義しよう.


試行     同じ条件のもとで繰りかえしおこなうことができ, その結果が確定する行為.

何度も,硬貨を投げる試行を繰りかえすと, 統計的に,縁を下に硬貨が立って止まることはないことや, それぞれの硬貨の表がでる回数と裏がでる回数とは, だんだん等しくなっていくこと,等がわかる. 硬貨は動き続け,表になるか裏になるか決まらない,というようなことは,起こらない.

この経験から逆に,試行の結果は表か裏のいずれかになり, しかも表が上になるか裏が上になるかは同様に確からしいものとする, と確率を考える前提が生まれる. サイコロでは均質に作ってあればどの目が出るのもほぼ同じ割合になる. どの目が出るのも同様に確からしいとする.

そして試行とは,100円硬貨と10円硬貨を同時に投げるような行為のこと. その結果は「100円硬貨が表で10円硬貨が表」のように確定し記述される.

サイコロを1個投げる行為では, 結果として1から6のうちのいずれかの目が定まるからこれも試行である.

このように, 何が同様に確かであるかを確定して,はじめて数学の問題になる.

数学の問題としては,その試行で何が同様に確からしいのかが明記されなければ解けない. ただこの部分が常識に任されるときもあるので, その場合は現実にどうなるかを自分で考えなければならない.


標本空間     試行によって確定する結果全体の集合.

例えば上の100円硬貨と10円硬貨を投げる試行では, 「100円硬貨表で10円硬貨表」を簡単のために(表,表)のように表すことにすると, 集合 $\{(表,表),(表,裏),(裏,表),(裏,裏)\}$が標本空間である.

高校数学では,ほとんどの場合,標本空間は有限集合である. 無限個であり,しかもそれが連続的に変化しうる場合と,そうでない場合(これを「離散的無限」という)も, 出題されたこともある.連続な場合については,一部後に述べる.


事象     試行から生じる結果によって定まる事柄のこと. 事象は,そのことがらを満たす標本空間の部分集合となる.

例えば100円硬貨と10円硬貨を投げる試行で, 100円硬貨が表であるという事象は, (表,表)という結果と(表,裏)という結果の集合である. つまり,100円硬貨が表であるという事柄は,集合 $\{(表,表),(表,裏)\}$と表される.

事象は標本空間の部分集合,これをしっかりとおさえること.


根元事象     試行で確定する結果の1つだけによって表される事象. つまりその事象に該当する結果の集合がただ1つの要素からなるもの.

それは言いかえると, その試行ではより小さい集合の和集合に分割できないような事象である. 試行の結果を事象という観点から集合としてとらえたものが根元事象である.

例えば,100円硬貨と10円硬貨の2枚の硬貨を投げる試行で,硬貨の裏表に注目した結果は, それぞれの硬貨が裏か表かということである. これはこれ以上分けることができない.よって2枚の硬貨を投げて起こりうる結果は (表,表),(表,裏),(裏,表),(裏,裏)の4つあり,それらを要素とする4つの集合 $\{(表,表)\},\{(表,裏)\},\{(裏,表)\},\{(裏,裏)\}$が根元事象である.

それに対して100円硬貨が表であるという事象は, $\{(表,表)\}\cup\{(表,裏)\}$と2つの集合の和集合で表されたので,根元事象ではない.


全事象     標本空間自体によって定まる事象. 試行によって確定する結果全体の集合,

根元事象全体の集合なので全事象と言う. 全事象は「全ての結果」として定まる事象であって,「全ての事象」という意味ではない. 「全ての事象」は標本空間の全ての部分集合である.


空事象     空集合によって定まる事象.

これは「何も起こらない」という事象である.

余事象     ある事象に対応する集合の,補集合によって定まる事象.

和事象     ある事象とある事象に対応する2つの集合の,和集合によって定まる事象.

積事象     ある事象とある事象に対応する2つの集合の,積集合(共通部分)によって定まる事象.

以上の定義は,集合論の用語を確率論の用語に置きかえただけであって, 確率そのものはまだ現われていない.



Aozora 2017-09-13