ポアソン分布の確率の計算:ちょうど k 回・k 回以下・k 回以上
平均 λ(決まった時間に平均何回起こるか)と回数 k を入れると、ポアソン分布の確率を式つきで出します。k 回以下・以上、平均・分散と、分布の表(棒グラフ)も。Excel の POISSON.DIST と同じ値です。
平均5回のとき、ちょうど2回起こる確率
0.0842
P(X = 2) = e−5 × 52 ÷ 2! ≒ 0.0842(8.42%)
2回以下 P(X ≤ 2) = 0.1247・2回以上 P(X ≥ 2) = 0.9596
平均 = 分散 = λ = 5・標準偏差 √λ ≒ 2.2361
Excel: =POISSON.DIST(2, 5, FALSE)(2回以下なら TRUE)
ポアソン分布(平均5回)でちょうど2回:0.0842(8.42%)X の分布(λ = 5)
| k | P(X = k) | P(X ≤ k) | グラフ |
|---|---|---|---|
| 0 | 0.0067 | 0.0067 | |
| 1 | 0.0337 | 0.0404 | |
| 2 | 0.0842 | 0.1247 | |
| 3 | 0.1404 | 0.2650 | |
| 4 | 0.1755 | 0.4405 | |
| 5 | 0.1755 | 0.6160 | |
| 6 | 0.1462 | 0.7622 | |
| 7 | 0.1044 | 0.8666 | |
| 8 | 0.0653 | 0.9319 | |
| 9 | 0.0363 | 0.9682 | |
| 10 | 0.0181 | 0.9863 | |
| 11 | 0.0082 | 0.9945 | |
| 12 | 0.0034 | 0.9980 | |
| 13 | 0.0013 | 0.9993 | |
| 14 | 0.0005 | 0.9998 | |
| 15 | 0.0002 | 0.9999 | |
| 16 | 4.91×10−5 | 1.0000 |
※ 確率は小数第5位を四捨五入。ごく小さい値は 10 のべき乗で表示。
ポアソン分布の計算ガイド:使い方と平均 λ の決め方
一定の時間や範囲の中で、ときどき起こる出来事の「件数」の確率を出します。必要なのは平均の件数 λ だけです。
こんなときに使えます
- コールセンターや窓口で、1時間に何件以上来ると対応しきれないかを見積もりたいとき
- 1日あたりの事故・トラブルの件数が、たまたま多かったのかを判断したいとき
- 製品1個あたりのキズなど、欠点の数のばらつきを考えたいとき
使い方
- 「平均 λ」に、決めた時間・範囲あたりの平均件数を入れます。
- 「起こる回数 k」に、確率を知りたい件数を入れます。
- 結果の「k 回以上」「k 回以下」と、下の分布の表で、件数ごとの確率を確かめます。
計算の例
1時間に平均3件の問い合わせがある窓口で、λ = 3、k = 6 と入れると、6件以上来る確率は0.0839(8.39%)です。
反対に、1時間に1件も来ない確率は k = 0 で0.0498。平均3件でも、約20回に1回は静かな1時間になる計算です。
気をつけたいこと
- λ は、知りたい時間の長さに合わせて直します。1時間に平均3件なら、30分では1.5です。
- 出来事どうしが互いに影響しないことが前提です。1件の事故が次の事故を呼ぶような場面では、ずれが大きくなります。
よくある質問
ポアソン分布とは何ですか。
決まった時間や範囲の中で、まれな出来事が平均 λ 回起こるとき、実際に起こる回数 X の分布です。1時間に平均5件かかってくる電話が、ある1時間にちょうど2件になる確率などを表します。
ポアソン分布の式は?
P(X = k) = e−λ × λk ÷ k!(e ≒ 2.718 は自然対数の底)。λ = 5、k = 2 なら e−5 × 25 ÷ 2 ≒ 0.0842。Excel の =POISSON.DIST(2, 5, FALSE) と同じです。
平均と分散は?
ポアソン分布では平均も分散も λ、標準偏差は √λ です。λ = 5 なら平均5回、標準偏差 約2.24回。
二項分布との関係は?
試行回数 n が大きく、1回の確率 p が小さいとき、二項分布 B(n, p) は λ = np のポアソン分布で近似できます。たとえば n = 1,000、p = 0.002 なら λ = 2 です。
「k 回以上」の確率は?
1 − P(X ≤ k − 1) です。この計算機は、ごく小さな確率でも桁が落ちないように、k 回目から上を直接足して出しています。
出典
- Microsoft サポート
- POISSON.DIST 関数(イベント数・平均・関数形式 TRUE/FALSE)
本ツールの整数・分数の計算は誤差なしで行い、終わりのない小数は表示した桁で四捨五入しています。授業やテストでの答えの書き方(分数のまま・帯分数・根号の形など)は、先生や問題の指示に従ってください。
要点
- 式
e−λ λk ÷ k! - 平均
λ - 分散
λ - 二項分布の近似
λ = np(n が大きく p が小さい)