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確率の計算 ── くじ・カード・サイコロ

確率の基本ルールを応用して、いろいろな問題が解けるようになります。くじ引き・カード・サイコロの組合せ・余事象まで、頻出パターンを押さえましょう。中2数学の確率分野のメインステージ。

くじ引きの確率

例1:当たり3本・はずれ7本

確率 = 当たりの数 / 全体の数

P(当たり) = 3/10

P(はずれ) = 7/10

合計:3/10 + 7/10 = 1(事象すべての和は1)

例2:当たり1等1本、2等2本、3等3本、はずれ4本

全体 10本

1等:1/10、2等:2/10 = 1/5、3等:3/10、はずれ:4/10 = 2/5

合計:1 + 2 + 3 + 4 = 10、確率の合計:1

カードの確率

例3:トランプ52枚からエースを引く

エース:4枚(スペード、ハート、ダイヤ、クラブ)

確率 = 4/52 = 1/13

例4:トランプから絵札(J, Q, K)を引く

絵札:4種類 × 3枚 = 12枚

確率 = 12/52 = 3/13

2回操作の確率

例5:サイコロ2個の和が偶数

全場合:36通り

和が偶数になるのは:(奇,奇) と (偶,偶)

奇の数 3(1,3,5)、偶の数 3(2,4,6)

(奇,奇):3×3 = 9通り、(偶,偶):3×3 = 9通り

合計 18通り → 確率 = 18/36 = 1/2

例6:サイコロ2個の積が偶数

積が偶数 = 少なくとも1個が偶数

余事象「両方奇」を考える:3×3/36 = 9/36 = 1/4

→ P(積が偶数) = 1 − 1/4 = 3/4

余事象を使う ── 強力なテクニック

用語
余事象
その事象が起こらない場合」のこと。
P(余事象) = 1 − P(その事象)
「少なくとも〜」「〜以外」のとき威力を発揮。
例7:3個のサイコロで少なくとも1個が1

「少なくとも1個が1」は直接計算が面倒

→ 「すべて1以外」の余事象を使う

P(すべて1以外) = (5/6)³ = 125/216

P(少なくとも1個が1) = 1 − 125/216 = 91/216

玉を取り出す問題

例8:袋に赤4個・白3個。1個取り出して赤

全 7個、赤 4個 → 確率 4/7

例9:赤2個・白3個、2個続けて取り出す(戻さない)

2個とも赤の確率を求める

1回目に赤:2/5

2回目も赤(1回目の赤を取った後の状態):1/4(残り4個の中に赤1個)

→ 確率 = (2/5) × (1/4) = 2/20 = 1/10

例10:袋に赤4・白3・青2、続けて2個

合計9個、戻さない

1回目に赤、2回目に白:(4/9) × (3/8) = 12/72 = 1/6

1回目に白、2回目に赤:(3/9) × (4/8) = 12/72 = 1/6

→ 順番関係なく赤と白:1/6 + 1/6 = 1/3

順列を使う確率

例11:A, B, C, D の4人を1列に並べる

全並べ方:4! = 24通り

A が一番前:1×3×2×1 = 6通り

確率:6/24 = 1/4

例12:5人から3人を並べる

全:5×4×3 = 60通り

A が最初:1×4×3 = 12通り

確率:12/60 = 1/5

「戻す」と「戻さない」

違いに注意

戻す(独立試行):1回目と2回目が独立

 例:袋に赤2白3、1個取って色を見て戻し、再度取る

 2回とも赤:(2/5) × (2/5) = 4/25

戻さない:2回目は1回目の結果に依存(全体数が減る)

 例:袋に赤2白3、1個取って戻さず、再度取る

 2回とも赤:(2/5) × (1/4) = 1/10

同時に取り出す

例13:袋から2個を同時に取り出す

「同時に2個」は「戻さずに2個続けて」と同じ

袋に赤2・白3 → 5個から2個同時に取り出す

場合の数(順序不問):5C2 = 10通り(中3)または順列で計算

2個とも赤:1通り(赤の組合せは1通り)

確率:1/10

つまずきポイント①:戻すか戻さないか
  • 戻す(独立試行):1回目と2回目が独立、確率はそのまま
  • 戻さない:2回目は1回目の結果に依存(全体数が減る)
  • 問題文を 必ず確認「戻して」「戻さずに」
つまずきポイント②:「少なくとも」は余事象
  • 「少なくとも1個 〜」「最低1個 〜」 → 余事象を使う
  • 余事象:「1個も 〜 でない」
  • 余事象の確率の補集合(1 から引く)
  • 計算が大幅に簡単になる
つまずきポイント③:場合の数を漏らさない
  • 樹形図や表で 全部列挙
  • 確率の式:分子・分母とも 同じ数え方で揃える
  • 順序を区別するなら、両方とも区別する

練習問題

問題1(くじ)

当たり5本・はずれ15本のくじから1本引いて当たる確率は。

答えを見る

5/20 = 1/4

問題2(サイコロ)

2個のサイコロで目の積が偶数になる確率は。

答えを見る

余事象「両方奇」の確率:(3×3)/36 = 9/36 = 1/4

偶数:1 − 1/4 = 3/4

問題3(袋)

袋に赤3個、白2個が入っている。2個続けて取り出す(戻さない)。2個とも赤になる確率は。

答えを見る

1回目赤:3/5、2回目赤:2/4 = 1/2

確率 = (3/5) × (1/2) = 3/10

問題4(カード)

52枚のトランプから1枚引く。スペードまたはハートになる確率は。

答えを見る

スペード 13枚 + ハート 13枚 = 26枚

確率 = 26/52 = 1/2

まとめ

  • 確率 = 求める場合 / 全場合。
  • 2回操作:樹形図・表で数える。
  • 独立な事象:確率の 掛け算
  • 余事象:「起こらない」 + 「起こる」 = 1。
  • 「少なくとも」は余事象を使うとラク。
  • 玉や球:戻すか戻さないか要確認。
  • 「同時に」≒「戻さずに連続で」。