「確率」は日常的に使われている言葉。
率(割合)の一種。
ある事象(イベント) Eが起こる率。P(E)。
Eが起こらない率。P(E)。余事象。
P(E) + P(E) = 1
1から6の目のサイコロを振って、5の目が出る確率 1/6(6分の1)。
また続けて5の目が出る確率 1/6 × 1/6 = 1/36。
繰り返し試行(操作)。
硬貨(コイン)の表か裏か
5回繰り返して少なくとも表が1回出る確率は
31/32。
5回連続で裏が出る確率が(1/2) 5 = 1/32
その余事象 1 - 1/32 = 31/32
こんな感じで、
トランプ
くじ引き(抽選)
などなど
毎回試行(操作)するたびに同じ結果にならない、
そんな時、確率・統計の出番。
リーグ戦
一例。大学入学共通テスト2026 数学Ⅰ、数学A 第4問。
3人総当たり
引き分けなし。
A、B、Cみな勝つ確率が1/2ならば、優勝する確率みな等しく1/3になるが、
Aが対戦相手に勝つ確率2/3
B、CがA以外に勝つ確率1/2
という条件。
勝ち数の一番多い人が優勝。
勝ち数が並んだ場合抽選。n人が並んだ場合、選ばれる確率1/n。
Aが優勝する確率を求める問題。
Aの勝敗は以下4通り。
| A対B | A対C | 確率 |
| ○ | ○ | 2/3 × 2/3 = 4/9 |
| ○ | × | 2/3 × 1/3 = 2/9 |
| × | ○ | 1/3 × 2/3 = 2/9 |
| × | × | 1/3 × 1/3 = 1/9 |
Aが2勝(全勝)の場合、Aが優勝。
その確率4/9。
1勝1敗の確率も4/9だが、BかCが2勝すると優勝できない。
AがBに勝ってCに負ける場合、BがCに勝つ必要がある(1通り)。
| A | B | C | |
| A | ○ 2/3 | × 1/3 | |
| B | × | ○ 1/2 | |
| C | ○ | × |
BがCに勝つ確率は1/2なので、
2/9 × 1/2 = 1/9 ・・・ 確率の積
AがCに勝ってBに負ける場合もある。
こちらも同様。確率1/9
1勝1敗でA、B、Cが並ぶ確率
1/9 + 1/9 = 2/9
かつ抽選で勝つ確率が1/3なので、
Aが1勝1敗で優勝する確率は、
2/9 × 1/3 = 2/27
Aが優勝する確率は、
2勝の場合と1勝1敗の場合の確率の和。
4/9 + 2/27 = 14/27
ついでながらBが優勝する確率を同じように求めると
2勝の場合
1/3 × 1/2 = 1/6
1勝1敗でAに勝つ場合(かつCに負け)
1/3 × 1/2 = 1/6
かつAがCに勝つ場合(確率2/3)
1/6 × 2/3 = 1/9
かつ抽選
1/9 × 1/3 = 1/27
1勝1敗でAに負ける場合(かつCに勝ち)
2/3 × 1/2 = 1/3
かつAがCに負ける場合(確率1/3)
1/3 × 1/3 = 1/9
かつ抽選
1/9 × 1/3 = 1/27
以上、Bが優勝する確率は、
1/6 + (1/27 + 1/27) = 13/54
CもBと同じ。
A --- 14/27(28/54)
B --- 13/54
C --- 13/54
足し合わせると1
(1 - 14/27) ÷ 2からも求められる。
4人総当たり
A、B、C、Dみな勝つ確率が1/2ならば、優勝する確率みな等しく1/4になるが、
Aが対戦相手に勝つ確率2/3
B、C、DがA以外に勝つ確率1/2
3人総当たりの時と同じ条件。
Aが3勝(全勝)の場合、Aが優勝。その確率は、
2/3 × 2/3 × 2/3 = 8/27
Aが2勝1敗の場合、
全敗がいる場合といない場合の場合分け。
例えばDが全敗する場合、その確率は、
2/3 × 1/2 × 1/2 = 1/6
| A | B | C | D | |
| A | ○ | |||
| B | ○ | |||
| C | ○ | |||
| D | × 2/3 | × 1/2 | × 1/2 |
AがBに勝ってCに負ける場合、
BがCに勝ってくれないとCが全勝優勝。
| A | B | C | |
| A | ○ 2/3 | × 1/3 | |
| B | × | ○ 1/2 | |
| C | ○ | × |
上の表のようになる確率は、
2/3 × 1/3 × 1/2 = 1/9
AがCに勝ってBに負ける場合も同様。確率1/9。
※ 上の3人総当たりで解いている
Dが全敗かつA、B、Cが2勝1敗で並ぶ確率は、
1/6 × (1/9 + 1/9) = 1/27
かつ抽選 × 1/3
= 1/81
Dの他、B、Cが全敗する場合もあるので(3通り)、
Aが2勝1敗で、かつ全敗がいる場合の優勝確率
1/81 × 3 = 1/27
Aが2勝1敗で、かつ全敗がいない場合、
例えばAがBに負けて、CとDに勝つ場合、その確率は、
1/3 × 2/3 × 2/3 = 4/27
| A | B | C | D | |
| A | × 1/3 | ○ 2/3 | ○ 2/3 | |
| B | ○ | |||
| C | × | |||
| D | × |
残りの部分は以下4通り。
| B | C | D | |
| B | ○ 1/2 | × 1/2 | |
| C | × | ○ 1/2 | |
| D | ○ | × |
| B | C | D | |
| B | × | ○ | |
| C | ○ | × | |
| D | × | ○ |
| B | C | D | |
| B | × | × | |
| C | ○ | ○ | |
| D | ○ | × |
| B | C | D | |
| B | × | × | |
| C | ○ | × | |
| D | ○ | ○ |
いずれも表のようになる確率は、
1/2 × 1/2 × 1/2 = 1/8
AがBに負けて、CとDに勝つ場合、Aが優勝する確率は、
4/27 × (1/8 × 4)
かつ抽選 × 1/2
※ 2人が2勝1敗で並ぶ
= 1/27
AがBの他、C、Dに負ける場合もあるので(3通り)、
Aが2勝1敗で、かつ全敗がいない場合の優勝確率
1/27 × 3 = 1/9
Aが2勝1敗で優勝する確率は、
1/27 + 1/9 = 4/27
Aが優勝する確率は、
8/27 + 4/27 = 12/27 = 4/9
3人の時の優勝確率が14/27なので、
4人の時の優勝確率は2/27だけ「小さい」。
3人よりも4人の戦いのほうが優勝確率が「小さい」というのは計算しなくても何となく分かる。
ついでながらB、C、Dの優勝確率は、
(1 - 4/9) ÷ 3 = 5/27。
確率の積は、∩(かつ)
確率の和は、∪(または)
表を書くなどして、根気よく取り組む。
