ESPカードの実験

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反復試行の確率

ESPカードを使って透視実験?を行い、その結果(相対度数)と計算で求めた理論値を比較

することから、反復試行について深く理解し、確率に興味をもち、単元の有用性を感じるのが、

この教材のねらいである。

①実験内容

さいころやコインを投げる実験に替わる新しい実験として、超能力の透視実験にも使われる

ESPカードを使って実験を行う。

ESPカードとは、○(丸)、□(四角)、☆(星)、∬∫(波)、+(十字)の5種類のマークが描かれた

5枚1組のカードであり、その中から無作為に選んだ1枚のカードを裏返して見せ、それが5つ

のマークのどれかを当てる実験を行う。そして、これを10回繰り返して、相対度数を調べる。

ESPカードは買ってきてもよいが、厚紙などで作っても十分代用できる。

②理論値

透視能力などの超能力がない場合、1回の試行でカードのマークが当たる確率は1/5である。

これを10回繰り返したとき、10回中n回当たる確率は、10n(1/5)n(4/5)10-nとなる。

計算すると1回から10回まで当たる確率は以下の通りとなる。

10回連続当たる確率  (1/5)10=1/9765625≒0.00001%

10回中9回当たる確率 109(1/5)9(4/5)1=10×(4/510)=8/1953125≒0.0004%

10回中8回当たる確率 108(1/5)8(4/5)2=45×(42/510)=144/1953125≒0.007%

10回中7回当たる確率 107(1/5)7(4/5)3=120×(43/510)=1536/1953125≒0.08%

10回中6回当たる確率 106(1/5)6(4/5)4=210×(44/510)=10752/1953125≒0.55%

10回中5回当たる確率 105(1/5)5(4/5)5=252×(45/510)=258048/9765625≒2.6%

10回中4回当たる確率 104(1/5)4(4/5)6=210×(46/510)=172032/1953125≒8.8%

10回中3回当たる確率 103(1/5)3(4/5)7=120×(47/510)=393216/1953125≒20.1%

10回中2回当たる確率 102(1/5)2(4/5)8=45×(48/510)=589824/1953125≒30.2%

10回中1回当たる確率 101(1/5)1(4/5)9=10 ×(49/510)=524288/1953125≒26.8%

10回中0回当たる確率 (4/5)10=1048576/9765625≒10.7%

1回の当たる確率が1/5なので、10回中2回当たる確率が一番高いことはイメージできる。

この実験で10回中何回当たったら、透視能力があるかもしれないと考えられるだろうか?

③実験結果

以前3クラス120人で行った実験で得られた相対度数は、理論値とかなり近い結果であった。

以下の表は、2009年に19人で行った実験で得られた結果である。

当たる回数10
人数
相対度数5.3%21.1%36.8% 26.3%5.3%0.0% 5.3%0.0%0.0% 0.0%0.0%
理論値10.7%26.8%30.2% 20.1%8.8%2.6% 0.55%0.08%0.007% 0.0004%0.00001%


今回、6回当たった人がいたのが少しびっくりであるが、たった19人のデータでも、

相対度数が理論にある程度近づいている傾向はでている。

残念ながらこのとき以外の実験データは残っていないので、今後実験を行うたびにデータを

加え、表を更新していきたいと思う。

(参考文献)
[1] 藤村紀夫(1996)「ESPカードの実験の授業」,「数学教室No540」,pp.29-32.
[2] 太田敏之(1999)「こんな確率がわかったらおもしろい」,「日本数学教育学会誌数学教育53-2」,
  pp.26-28.