共通テスト(数学) 過去問
令和5年度(2023年度)本試験
問85 (数学Ⅱ・数学B(第3問) 問7)

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問題

共通テスト(数学)試験 令和5年度(2023年度)本試験 問85(数学Ⅱ・数学B(第3問) 問7) (訂正依頼・報告はこちら)

以下の問題を解答するにあたっては、必要に応じて 正規分布表(リンク) を用いてもよい。

( コ )、( サ )にあてはまるものを次のうちから1つ選べ。

(2)(1)の確率変数Xにおいて、m=30.0、σ=3.6とした母集団から無作為にピーマンを1個ずつ抽出し、ピーマン2個を1組にしたものを袋に入れていく。このようにしてピーマン2個を1組にしたものを25袋作る。その際、1袋ずつの重さの分散を小さくするために、次のピーマン分類法を考える。

<ピーマン分類法>
無作為に抽出したいくつかのピーマンについて、重さが30.0g以下のときをSサイズ、30.0gを超えるときはLサイズと分類する。そして、分類されたピーマンからSサイズとLサイズのピーマンを一つずつ選び、ピーマン2個を1組とした袋を作る。
問題文の画像
  • コ:1  サ:1
  • コ:2  サ:1
  • コ:1  サ:2
  • コ:2  サ:2

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この過去問の解説 (3件)

01

問題文より確率変数 X は正規分布にしたがい、
平均 m の値を境に「サイズ」が2つに分けられています。


正規分布の正規曲線が変数の軸と囲む部分の面積は 1 であり、
平均 m を境にグラフは左右対称であり、面積は2分割されます。

その「面積」は「確率」を表しています。
よって、無作為に1つを抽出したときに、片方の「Sサイズ」である確率は1/2です。
 

コ:1 サ:2 の組み合わせの選択肢が本設問の解答となります。

選択肢1. コ:1  サ:1

無作為に抽出して「Lサイズ」が1つも出ないのはあり得ないのでこの選択肢は誤りです。
正規分布の正規曲線の全体が変数の軸とともに作る面積が1です。それは全事象に対する確率の和である 1 に相当します。

選択肢2. コ:2  サ:1

確率は必ず 0 以上 1 以下の値なのでこの選択肢は誤りです。

選択肢3. コ:1  サ:2

「サイズ」の種類が「L」と「S」しかありませんが、それだけでは片方が出る確率が 1/2 とは限りません。
確率変数が正規分布にしたがうという設定であり、

平均である m = 30.0 を境に「サイズ」を分けているので、
正規曲線の性質から片方のサイズが得られる確率は 1/2 となります。

まとめ

本設問に限って言えば消去法でも解答を得れますが、
正規分布の特徴から結果の 0.5 = 1/2 を導出できるほうが好ましいと思われます。

 

下図は平均が m である正規分布の正規曲線です。

このように、本設問で「Lサイズ」が出る確率は 1/2 であり、

「S サイズ」が出る確率も 1/2 となります。 

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02

問題文より、ピーマンの重さが30.0g以下のときをSサイズ、30.0gを超えるときはLサイズと分類します。
また、母平均m=30.0です。


(1)(ⅰ)より、この母集団から1個のピーマンを無作為に抽出したとき重さがmg以上である確率は

P(X ≥ m)=P((X-m)≥ (m-m))
             =P((X-m)/σ ≥ (m-m)/σ)
             =P((X-m)/σ ≥ 0)

確率変数Zが標準正規分布N(0、1)に従うとき、下記の性質があります。
P(Z ≥ 0)=1/2
したがって、P((X-m)/σ ≥ 0)=1/2 となります。

 

上記より、1個のピーマンを無作為に抽出したとき重さが30.0g以上である確率は1/2となり、重さが30g以下である確率も1/2となります。
 

選択肢3. コ:1  サ:2

正解の選択肢です。

参考になった数0

03

重さが30.0g以下のときをSサイズとするので、

無作為に1個抽出したピーマンが30.0g以下である確率を考えます。

 

m=30.0であるから、

確率は1/2

選択肢3. コ:1  サ:2

正解です。

参考になった数0