コンテンツにスキップ

確率の基本


確率とは

確率は「あることがどれくらい起こりやすいか」を数で表したものです。

確率の求め方

\[ \boxed{\text{確率} = \frac{\text{あてはまる場合の数}}{\text{起こりうるすべての場合の数}}} \]

ただし、どの場合も同様に確からしいことが必要です。

「同様に確からしい」とは

どの結果も同じくらい起こりやすいということです。

  • ✅ ふつうのさいころ … \(1\)〜\(6\) はどれも同じくらい出る
  • ✅ ふつうのコイン … 表と裏は同じくらい出る
  • ❌ ゆがんださいころ … 特定の目が出やすい

よくある勘違い

「明日雨が降るか降らないかの2通りだから、確率は \(\dfrac{1}{2}\)」はまちがいです。 雨と晴れは同様に確からしくありません。確率の公式が使えるのは、どれも同じくらい起こるときだけです。

確率のとりうる範囲

\[ 0 \leqq (\text{確率}) \leqq 1 \]
  • 確率が \(0\) … 絶対に起こらない
  • 確率が \(1\) … 必ず起こる

数え上げの道具

① 樹形図

順番に枝分かれさせて、もれなく数えます。コインやくじの問題で使います。

例 コインを2回投げる

1回目 2回目 結果 表 裏 表 裏 表 裏 (表, 表) (表, 裏) (裏, 表) (裏, 裏)
枝の先が全部で4通り。これが起こりうるすべての場合

全部で \(4\) 通りです。

② 表(2次元の表)

さいころ2個のように、2つのものを組み合わせるときに便利です。\(6 \times 6 = 36\) 通りを一覧にできます。

どちらを使うか

  • 樹形図 … 順番に選ぶとき、3回以上のとき
  • 表 … 2つのものを組み合わせるとき(さいころ2個など)

動かして確かめよう

さいころ2個の \(36\) 通りを表にして、条件にあてはまるマスに色をつけます。 「実験してみる」では、実際にふった割合が理論の確率へ近づくようすを見られます。


さいころ2個の問題

さいころ2個は \(6 \times 6 = 36\) 通り。これは覚えてしまいましょう。

例題1

大小2つのさいころを投げるとき、次の確率を求めなさい。

  1. 目の和が \(7\) になる確率
  2. 同じ目が出る確率
  3. 目の和が \(10\) 以上になる確率
解答

全部で \(36\) 通りです。

(1) 和が \(7\) になるのは \((1,6),(2,5),(3,4),(4,3),(5,2),(6,1)\) の \(6\) 通り。

\[ \frac{6}{36} = \frac{1}{6} \]

(2) 同じ目は \((1,1),(2,2),(3,3),(4,4),(5,5),(6,6)\) の \(6\) 通り。

\[ \frac{6}{36} = \frac{1}{6} \]

(3) 和が \(10\) 以上は \((4,6),(5,5),(5,6),(6,4),(6,5),(6,6)\) の \(6\) 通り。

\[ \frac{6}{36} = \frac{1}{6} \]

\((1,6)\) と \((6,1)\) は別のもの

大小2つのさいころは区別します。 \((1,6)\)「大が1、小が6」と \((6,1)\)「大が6、小が1」は別の場合です。 ここを一緒にすると、場合の数が足りなくなります。


「少なくとも」の問題 — 余事象

「少なくとも1つは〜」という問題は、そうでない場合を数えるほうが速いことが多いです。

余事象

\[ \boxed{(\text{A が起こる確率}) = 1 - (\text{A が起こらない確率})} \]

例題2

大小2つのさいころを投げるとき、少なくとも1つは \(6\) が出る確率を求めなさい。

解答

そのまま数えると大変です。「\(6\) が1つも出ない」を数えます。

2つとも \(6\) 以外(\(1\)〜\(5\) の5通り)なので

\[ 5 \times 5 = 25 \text{ 通り} \]

\(6\) が1つも出ない確率は \(\dfrac{25}{36}\)。よって

\[ 1 - \frac{25}{36} = \frac{11}{36} \]

確かめ 直接数えると、6が出るのは「大が6」6通り+「小が6」6通り−「両方6」1通り \(= 11\) 通り。合っています。


コインの問題

コイン \(n\) 枚を投げると \(2^n\) 通りです。

枚数 場合の数
\(1\) 枚 \(2\) 通り
\(2\) 枚 \(4\) 通り
\(3\) 枚 \(8\) 通り
\(4\) 枚 \(16\) 通り

例題3

コインを3枚投げるとき、次の確率を求めなさい。

  1. 3枚とも表が出る確率
  2. 表がちょうど1枚出る確率
解答

全部で \(2^3 = 8\) 通り。書き出すと (表表表)(表表裏)(表裏表)(表裏裏)(裏表表)(裏表裏)(裏裏表)(裏裏裏)

(1) 3枚とも表は \(1\) 通り。

\[ \frac{1}{8} \]

(2) 表がちょうど1枚は(表裏裏)(裏表裏)(裏裏表)の \(3\) 通り。

\[ \frac{3}{8} \]

くじ・玉を取り出す問題

同じ色でも1つずつ区別する

赤玉2個、白玉1個が入っている袋でも、赤玉は赤1、赤2と区別して数えます。 区別しないと「同様に確からしい」が成り立たなくなります。

例題4

赤玉 \(2\) 個、白玉 \(3\) 個が入った袋から、玉を \(1\) 個取り出すとき、赤玉が出る確率を求めなさい。

解答

玉は全部で \(5\) 個、どれも同じように取り出されます。

\[ \frac{2}{5} \]

例題5

赤玉 \(2\) 個、白玉 \(2\) 個の袋から、続けて2個取り出します(もどさない)。2個とも赤玉である確率を求めなさい。

解答

赤を \(\text{赤}_1,\text{赤}_2\)、白を \(\text{白}_1,\text{白}_2\) と区別します。

1個目は \(4\) 通り、2個目は残りの \(3\) 通りなので

\[ 4 \times 3 = 12 \text{ 通り} \]

2個とも赤になるのは \((\text{赤}_1,\text{赤}_2)\) と \((\text{赤}_2,\text{赤}_1)\) の \(2\) 通り。

\[ \frac{2}{12} = \frac{1}{6} \]

練習問題

問1

\(1\) から \(10\) までの数が書かれたカードから \(1\) 枚引くとき、次の確率を求めなさい。

  1. 偶数が出る確率
  2. \(3\) の倍数が出る確率
  3. \(7\) 以上が出る確率
解答

(1) 偶数は \(2,4,6,8,10\) の \(5\) 通り → \(\dfrac{5}{10} = \dfrac{1}{2}\)

(2) \(3\) の倍数は \(3,6,9\) の \(3\) 通り → \(\dfrac{3}{10}\)

(3) \(7,8,9,10\) の \(4\) 通り → \(\dfrac{4}{10} = \dfrac{2}{5}\)

問2

大小2つのさいころを投げるとき、次の確率を求めなさい。

  1. 目の積が偶数になる確率
  2. 少なくとも一方が奇数である確率
解答

(1) 余事象「積が奇数」=両方とも奇数 は \(3 \times 3 = 9\) 通り。

\[ 1 - \frac{9}{36} = 1 - \frac{1}{4} = \frac{3}{4} \]

(2) 余事象「両方とも偶数」は \(3 \times 3 = 9\) 通り。

\[ 1 - \frac{9}{36} = \frac{3}{4} \]

問3

A、B、C の3人が1列に並ぶとき、A が先頭になる確率を求めなさい。

解答

並び方は全部で \(3 \times 2 \times 1 = 6\) 通り。 (ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA)

A が先頭は ABC、ACB の \(2\) 通り。

\[ \frac{2}{6} = \frac{1}{3} \]

問4(応用)

赤玉 \(3\) 個、白玉 \(2\) 個の袋から同時に \(2\) 個取り出すとき、赤と白が1個ずつである確率を求めなさい。

解答

5個から2個を選ぶ組み合わせは、樹形図で数えると

\[ \frac{5 \times 4}{2} = 10 \text{ 通り} \]

(「同時に」なので順番は区別せず、\(2\) で割ります)

赤1個の選び方が \(3\) 通り、白1個の選び方が \(2\) 通りなので

\[ 3 \times 2 = 6 \text{ 通り} \]
\[ \frac{6}{10} = \frac{3}{5} \]

「同時に」と「続けて」

  • 続けて取り出す(順番あり)… \(5 \times 4 = 20\) 通り
  • 同時に取り出す(順番なし)… \(20 \div 2 = 10\) 通り

どちらで解いても答えは同じになります。分母と分子で数え方をそろえるのが大事です。


この単元のまとめ

  • 確率 \(= \dfrac{\text{あてはまる場合}}{\text{すべての場合}}\)(同様に確からしいとき)
  • \(0 \leqq\) 確率 \(\leqq 1\)
  • さいころ2個は \(36\) 通り、コイン \(n\) 枚は \(2^n\) 通り
  • \((1,6)\) と \((6,1)\) は別の場合。同じ色の玉も区別する
  • 「少なくとも」は余事象(\(1 -\) そうでない確率)が速い
  • 数えるときは樹形図か表でもれなく

もっと練習しよう

この分野の問題をもっと解きたいときは、確率 練習問題 に挑戦しよう。解説ページとはちがう問題です。