今回は「加法定理(かほうていり)」について、引き続き野球を例にして解説します。
加法定理は、簡単に言うと「『AまたはB』が起こる確率はどれくらい?」を計算するためのルールです。
野球では、「2つの事象が同時に起こり得るかどうか(ダブりがあるかどうか)」で計算方法が少し変わります。
1. 基本:排反事象(はいはんじしょう)の場合
~同時に起こらない場合~
まず、最もシンプルなケースです。2つの事象が決して同時には起こらない関係を「排反(はいはん)」といいます。
野球の1打席の結果で考えてみましょう。
- 事象A: ホームランを打つ
- 事象B: フォアボール(四球)を選ぶ
バッターが1回の打席で「ホームラン」かつ「フォアボール」になることはあり得ませんよね?
このようにダブりがない場合は、単純に確率を足し算すればOKです。
Q. この打席で、ホームランかフォアボールになる確率は?
$$P(A \cup B) = P(A) + P(B)$$
例えば、ある強打者のデータが以下の通りだとします。
- ホームラン率:10% (0.1)
- フォアボール率:20% (0.2)
このバッターが打席に入った時、「ホームラン または フォアボール」になる確率は:
$$0.1 + 0.2 = 0.3$$
つまり、30% の確率でどちらかの結果になります。
2. 応用:排反ではない場合
~同時に起こる可能性がある場合~
次に、少しややこしいケースです。2つの事象が重なる(ダブる)可能性がある場合です。
ここでは「打球の方向」と「結果」で考えてみましょう。
- 事象A: ヒットを打つ(確率は3割=0.3)
- 事象B: レフト方向に打球が飛ぶ(確率は4割=0.4 とします)
ここで「ヒット、または、レフト方向に飛ぶ確率は?」と聞かれた時、単純に \(0.3 + 0.4 = 0.7\) と計算してはいけません。
なぜなら、「レフト前ヒット」のように、「ヒットであり、かつレフト方向でもある」というダブりの部分(共通部分)があるからです。
単純に足すと、この「レフト前ヒット」の分を2回カウントしてしまうことになります。そのため、ダブった分を1回引く必要があります。
Q. ヒット、または、レフト方向に打球が飛ぶ確率は?
$$P(A \cup B) = P(A) + P(B) – P(A \cap B)$$
(Aの確率 + Bの確率 - 両方同時に起こる確率)
仮に、「レフト方向へのヒット(AかつB)」の確率が 15% (0.15) だとすると:
$$0.3 (\text{ヒット}) + 0.4 (\text{レフト方向}) – 0.15 (\text{レフトヒット}) = 0.55$$
つまり、確率は 55% となります。
野球で覚える加法定理
| ケース | 野球でのイメージ | 計算ルール | 公式 |
| 排反である (ダブりなし) | ホームラン と 三振 (同時には絶対起こらない) | そのまま足す | \(P(A) + P(B)\) |
| 排反でない (ダブりあり) | ヒット と レフト方向 (「レフトへのヒット」という重なりがある) | 足して、 重なりを引く | \(P(A) + P(B) – \text{重なり}\) |