確率

竹中平蔵を叩いてる人はどうしちゃったの?数学を使わない説明するからちゃんと読め - 宇宙線実験の覚え書き


出産の例えを「試行の独立性」を前提としてちゃんと計算してみる。

問題
子供を一人妊娠している妊婦が30時間以内に出産する確率が87%であるとする。
この30時間の間では妊婦の状態は変化せず子供が生まれないまま時間が経過しても、(出産の可能性がある場合には)出産に至る確率は常に同じであるとしたとき、一時間の間に子供が生まれる確率を求めよ*1


その確率をpとおくと、

最初の1時間で出産する確率はp。
次の1時間で出産する確率は「最初の1時間で出産しなかった場合」にp。
次の1時間で出産する確率は「最初の2時間で出産しなかった場合」にp。
以下同様。

最初の1時間で出産しなかった確率は1-p
最初の2時間で出産しなかった確率は(最初の1時間で生まれず、次の1時間でも生まれないから)(1-p)(1-p)
...
最初の29時間で出産しなかった確率は(1-p)^29



すなわち、1時間後から2時間後の間に子供が生まれる可能性は(1-p)p
2時間後から3時間後の間に子供が生まれる可能性は(1-p)^2 * p
...
29時間後から30時間後の間に子供が生まれる可能性は(1-p)^29 * p

これらを全て合計すると87%(=0.87)になるというのが条件である。


素直に計算していくと、「それまでに生まれなかった確率」に「次の1時間で生まれる確率(=求める確率)」を掛けていって大変な計算になる。(等比数列の和なので計算可能だが。)

通常の確率の問題の解き方では逆の場合である「最初の30時間で出産しなかった可能性が13%」として計算する。*2


三十時間よりあとのどこかで生まれる確率を計算する。

(1-p)^{30} = 0.13
p = 1-0.13^{1/30} = 0.0657464034

「30乗すると0.13になる数(0.13の30乗根)」を計算するには関数電卓が必要(笑)

問題なのは「子供は結局一人しか生まれない」ので、「実際に子供が生まれる確率」は後になればなるほど下がっていくこと。(まだ生まれていない、という前提が満たされなくなる確率が効いている。)

一定なのは「子供が生まれていない場合に、子供が生まれる確率」の方である。




「30で割る」という計算ができるのは、「実際に子供が生まれる確率」が一定であるような状況の時だけである。この場合、「一時間目に生まれなかった場合、二時間目に生まれる確率は一時間目に生まれる確率の30/29倍」というような、「一時間生まれないまま過ぎるとその分その後に生まれる確率が上昇する」ような条件を前提とする必要がある。これは問題に設定した「30時間の間は妊婦の状態が変化しない」という前提に反する。



元々も問題に戻ると、「確率を出した理論が分からないから単純化する」といっている割に「あとになるほどその時点での発生確率が高くなる確率分布を採用している」ということになってしまっている。

その上で、「すぐに止めなくてもいい」という意見を言ったとみてしまうと、「当人に数学的素養があると仮定すればするほど、政治的には嘘を言った」ということがいえてしまう気がする。

*1:当然、子供は生まれるか生まれないかの二択であると簡略化している。子供が生まれること自体が変化だという人がいるようなので、その表現もなおした。確率の問題としては表記が難しいな…

*2:一応素直な計算式からの変形を検算したが、最終的に同じ式になった。「逆の場合」を計算して楽をしようとすると、たまに場合分けを失敗しているケースがある。