指数分布の計算:確率 P(X ≤ x)・確率密度・平均・パーセント点
λ(単位時間あたりに平均何回起こるか)と x を入れると、指数分布の確率を式つきで出します。待ち時間や故障までの時間の分布。逆に確率から x(パーセント点)も。Excel の EXPON.DIST と同じ値です。
数値を入れる
指数分布: P(X ≤ 0.2)
0.86466
P(X ≤ 0.2) = 0.86466(86.47%)・P(X > 0.2) = 0.13534
確率密度 f(0.2) = 1.35335
平均 0.1・分散 0.01・標準偏差 0.1・中央値 0.06931
Excel: =EXPON.DIST(0.2, 10, TRUE) → 0.864664717
f(x) = λe−λx F(x) = 1 − e−λx
指数分布 P(X ≤ 0.2) = 0.86466グラフ(確率密度と P(X ≤ x) の面積)
代表的なパーセント点
| 下側確率 | 上側確率 | x |
|---|---|---|
| 50% | 50% | 0.06931 |
| 90% | 10% | 0.23026 |
| 95% | 5% | 0.29957 |
| 97.5% | 2.5% | 0.36889 |
| 99% | 1% | 0.46052 |
※ 上で入れたパラメーターでの値。P(X ≤ x) がその確率になる x です。
よくある質問
指数分布とは?
出来事が平均 λ 回の割合で起こるとき、次に起こるまでの時間の分布です。Excel のヘルプでは、ATM から現金が出てくるまでの時間など、イベントの間隔のモデルに使うと説明されています。
指数分布の式は?
確率密度 f(x) = λe−λx、累積分布 F(x) = P(X ≤ x) = 1 − e−λx(x ≥ 0)。λ = 10、x = 0.2 なら 1 − e−2 ≒ 0.86466(Excel の =EXPON.DIST(0.2, 10, TRUE) と同じ)。
平均と分散は?
平均は 1/λ、分散は 1/λ2、標準偏差も 1/λ です。1時間に平均2回なら、平均の待ち時間は0.5時間です。
「記憶がない」とは?
すでに s だけ待ったとき、さらに t 以上待つ確率は、最初から t 以上待つ確率と同じです(P(X > s + t | X > s) = P(X > t) = e−λt)。これを無記憶性といい、指数分布の特徴です。
ポアソン分布との関係は?
1時間に起こる回数がポアソン分布(平均 λ)に従うとき、出来事と出来事の間の時間は平均 1/λ の指数分布に従います。
出典と適用年度
- Microsoft サポート
- EXPON.DIST 関数(書式・使用例)
- 文部科学省
- 高等学校学習指導要領(平成30年告示)解説 数学編(数学Ⅰ データの分析:分散・標準偏差・相関係数/数学B 統計的な推測:二項分布・正規分布)
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
- P(X ≤ x)
1 − e^(−λx) - 平均
1/λ - 分散
1/λ² - Excel
EXPON.DIST