MATHEMATICS · PROBABILITY & STATISTICS
確からしさ ― 確率と統計
偶然にも、法則がある。
一枚の硬貨の表裏は予測できなくても、千回投げれば表はほぼ半分になる。確率は偶然を数として扱い、統計は限られたデータから全体を推し量る分野です。どちらも、不確かな世界で判断するための道具として、いまでは科学からAIまでを支えています。
確率と統計とは
一回は読めなくても、たくさん集めると読める。
確率は、起こりやすさを0から1の数で表します。統計は、手元のデータから、まだ見ていない全体について推し量ります。
大切なのは、確率が「未来を言い当てる」道具ではなく、「分からなさを正直に扱う」道具だということです。
基本の考え方
大数の法則
回数を増やすほど、結果の割合は本当の確率に近づいていく。保険やくじが成り立つ理由。
期待値E = Σ 確率 × 結果
同じ選択を何度も繰り返したときの、平均的な結果。
正規分布
身長や測定の誤差のように、たくさんの小さな偶然が重なると、釣り鐘の形に分布する。
ベイズの考え方
新しい証拠が来るたびに、仮説の確からしさを更新していく。
相関と因果は違う
二つが一緒に増えていても、一方がもう一方の原因とは限らない。
身のまわりの確率と統計
- 降水確率30% ― 同じような条件の日が10回あれば、3回くらいは雨が降るという意味。
- 検査で陽性でも、病気とは限らない ― もともと珍しい病気なら、陽性のうち本当に病気の人は思ったより少ない。ベイズの考え方で分かる。
- 宝くじ ― 期待値は、払った金額より低い。それでも買うのは、夢を買っているから。
- 世論調査 ― 千人ほどに聞くだけで、全体の傾向をかなりの精度で推し量れる。
流れ
- 1654パスカルとフェルマー賭けの分け前の問題から、確率論が始まる。
- 1713ベルヌーイの大数の法則
- 1763ベイズの定理証拠から仮説を更新する考え方が発表される。
- 1809ガウスの正規分布観測の誤差を扱う。
- 1933コルモゴロフの公理確率論を数学として厳密にする。
- 現代機械学習データから確率的に学ぶAIへ。
ほかの分野とのつながり
自分の問いとのつながり
計算より、入れる数字のほうが難しい。
期待値の計算は誰がやっても同じ答えになる。違いが出るのは、そこへ入れる確率のほう。数学は判断を自動化する道具ではなく、自分の前提を外に出す道具だった。計算より、入れる数字のほうが難しい →
ベイズの考え方は、「最適解は答えではなく、現時点の仮説」という自分の考え方とよく似ています。新しいことが分かったら、確からしさを更新すればいい。
まだ答えが出ていない
- 確率は、世界そのものの性質なのか、それとも私たちの知識が足りないことの表れなのか
- 確率の見積もりの精度は、どうすれば上げられるのか