確率論 入門
高校数学の確率(高校レベル)
入門の概要
入門では、高校数学で学ぶ確率の内容を扱う。「確率とは何か」という素朴な問いから始めて、場合の数の計算、確率の基本法則、条件付き確率まで段階的に学習する。
学習目標
- 確率の直感的な意味を理解する
- 順列・組合せを使って場合の数を数えられる
- 確率の加法定理・乗法定理を使える
- 条件付き確率の考え方を理解する
- 確率に関するよくある誤解を避けられる
目次
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第1章
確率とは何か
確率の直感的な意味、相対頻度、確率の性質
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第2章
場合の数
順列 $_nP_r$、組合せ $_nC_r$、重複順列、重複組合せ
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第3章
確率の定義
古典的確率の定義、確率の公理、加法定理
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第4章
基本問題
くじ引き、サイコロ、カードなど典型的な問題パターン
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第5章
条件付き確率
条件付き確率 $P(A|B)$ の定義、乗法定理、独立性
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第6章
よくある誤解
ギャンブラーの誤謬、モンティホール問題、誕生日のパラドックス
関連用語(用語集)
確率論入門に関連する個別の用語解説。
- 期待値 — $E[X]=\sum x\,p(x)$ と線形性、ゲームの公平性
- ベイズの定理 — 条件付き確率の更新と偽陽性の例
- 誕生日のパラドックス — 23人で一致確率が50%を超える理由
- モンティ・ホール問題 — ドアを変更すると当たる確率が 2/3
- ギャンブラーの破産問題 — 有限資金での停止条件と破産確率
- ビュフォンの針 — 交差確率 $2l/(\pi d)$ による $\pi$ のモンテカルロ推定
- オッズ — オッズ(odds)と確率の変換 p/(1-p) を入門レベルで解説する
- クーポンコレクター問題 — クーポンコレクター問題(coupon collector's problem)の期待値 nH_n を入門レベルで解説する
- ベルトランのパラドックス — ベルトランのパラドックス(Bertrand's paradox)を入門レベルで解説する
読み物
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賭博師たちの手紙 [読み物]
確率論はサイコロ場から生まれた。パスカルとフェルマーの往復書簡をめぐる、確率の出自の小話を肩の力を抜いて語る。
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胴元はなぜ負けないのか [読み物]
ルーレットも宝くじも、なぜ長くやるほど損をするのか。期待値という物差しでハウスエッジの正体を解き、ギャンブルが割に合わない理由を語る。
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偶然の一致はなぜ起きるのか [読み物]
夢で見た人から電話が来る、見知らぬ人と誕生日が同じ。奇跡に見える偶然の一致が、膨大な試行のなかでは必ず起こるありふれた出来事である理由を語る。
前提知識
- 中学数学の基礎(分数の計算、基本的な代数)
- 集合の基本概念(和集合、積集合、補集合)