点推定と区間推定って何?「だいたい」と「きっちり」の使い分け方

数学

テレビ番組の視聴率が「15%」と発表されたとします。

でも、ちょっと考えてみてください。 日本の全世帯(約5,000万世帯)すべてを調査したわけじゃありませんよね?

実際は、関東地区で600世帯くらいしか調査していません。 たった600世帯のデータから、「15%」という数字を出しているんです。

じゃあ、本当の視聴率は?

  • ぴったり15.0%?
  • 14.5%くらい?
  • もしかして16%?

この疑問に答えるのが「点推定」と「区間推定」という2つの方法です。

今回は、限られたデータから全体を推測する、統計学の基本テクニックについて、身近な例を使いながら解説していきます!

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点推定と区間推定の基本を理解しよう

点推定を一言で説明すると

点推定とは「最も可能性が高い、たった1つの値を答える推定方法」です。

もっと簡単に言うと:

  • ズバリ「○○です」と1つの数値で答える
  • 一番ありえそうな値を選ぶ
  • シンプルだけど、外れるリスクもある

例:

  • クラスの平均身長は「165.3cm」
  • 明日の最高気温は「25℃」
  • このケーキのカロリーは「350kcal」

区間推定を一言で説明すると

区間推定とは「ある範囲(幅)を持たせて答える推定方法」です。

もっと簡単に言うと:

  • 「○○から△△の間」と幅を持って答える
  • 確実性を重視する
  • 安全だけど、ぼんやりした答えになる

例:

  • クラスの平均身長は「163cm~167cmの間」
  • 明日の最高気温は「23℃~27℃」
  • このケーキのカロリーは「300~400kcal」

なぜ2つの方法があるの?

場面によって必要な情報が違うからです。

点推定が向いている場面:

  • 計画を立てるとき(予算など)
  • 比較するとき(どちらが大きいか)
  • シンプルな答えが欲しいとき

区間推定が向いている場面:

  • リスクを考えたいとき
  • 確実性が大事なとき
  • 判断に幅を持たせたいとき

身近な例で理解する点推定

例1:クラスのテスト平均点

40人のクラスから5人を選んでテストの点数を聞きました。

  • Aさん:75点
  • Bさん:82点
  • Cさん:68点
  • Dさん:90点
  • Eさん:85点

5人の平均:80点

点推定の答え:「クラス全体の平均は80点」

これが点推定。5人のデータから、クラス全体を1つの数値で推定しています。

例2:お菓子の重さ

ポテトチップスの袋に「60g」と書いてあります。 でも、10袋測ったら:58g、61g、59g、62g、60g、59g、61g、60g、58g、62g

平均:60g

点推定の答え:「この商品の重さは60g」

例3:支持率調査

1,000人に聞いた結果、420人が「支持する」と回答。

支持率 = 420/1000 = 42%

点推定の答え:「支持率は42%」

でも、別の1,000人に聞いたら少し違う結果になるかも…

身近な例で理解する区間推定

例1:クラスのテスト平均点(区間推定版)

同じ5人のデータから、今度は区間推定します。

データのばらつきを考慮して: 区間推定の答え:「クラス全体の平均は72点~88点の間(95%の確率で)」

この幅があることで、「たまたま選んだ5人が特別だったかも」という不確実性を表現できます。

例2:お菓子の重さ(区間推定版)

10袋のデータから: 区間推定の答え:「この商品の重さは58.5g~61.5gの間」

工場の製造誤差があることを考慮した、現実的な答えです。

例3:支持率調査(区間推定版)

1,000人で42%の支持率から: 区間推定の答え:「支持率は39%~45%の間(95%の確率で)」

新聞でよく見る「誤差±3%」というのが、まさにこれです!

信頼区間って何?

95%信頼区間の意味

区間推定でよく出てくる「95%信頼区間」。 これは何を意味するのでしょうか?

正しい理解: 「同じ調査を100回やったら、95回はこの範囲に真の値が入る」

間違った理解: 「この範囲に入る確率が95%」(これは微妙に違います)

なぜ95%なの?

実は、90%や99%でも構いません。

  • 90%信頼区間:幅が狭い、外れやすい
  • 95%信頼区間:バランスが良い(一番使われる)
  • 99%信頼区間:幅が広い、外れにくい

95%は「確実性」と「精度」のちょうど良いバランスなんです。

信頼区間の幅を決める要因

区間の幅は3つの要因で決まります:

  1. サンプル数(調査人数)
    • 多い → 幅が狭くなる(精度UP)
    • 少ない → 幅が広くなる(精度DOWN)
  2. データのばらつき
    • 小さい → 幅が狭くなる
    • 大きい → 幅が広くなる
  3. 信頼水準(90%、95%、99%)
    • 低い → 幅が狭くなる
    • 高い → 幅が広くなる

点推定と区間推定の使い分け

点推定を使うべき場面

予算を立てるとき 「来月の売上は500万円」と点推定 → 仕入れや人件費の計画が立てやすい

順位を決めるとき 「Aチームの勝率は65%、Bチームは58%」 → どちらが強いか比較しやすい

目標を設定するとき 「今年の目標は売上1,000万円」 → 明確な数値目標が必要

区間推定を使うべき場面

リスク管理 「来月の売上は450万~550万円」 → 最悪のケースも想定できる

品質管理 「不良品率は1%~3%」 → 安全マージンを考慮できる

投資判断 「利益率は5%~15%」 → リスクとリターンを天秤にかけられる

両方使うのがベスト

実は、プロは両方使います。

例:天気予報

  • 点推定:「明日の最高気温25℃」
  • 区間推定:「降水確率30%~40%」

例:経済予測

  • 点推定:「GDP成長率2.0%」
  • 区間推定:「1.5%~2.5%の見込み」

計算方法の基本(簡単に)

点推定の計算

最も簡単な点推定は「平均値」です。

手順:

  1. データを集める
  2. 全部足す
  3. 個数で割る
  4. それが推定値

例:5人の身長(160, 165, 170, 175, 180) 平均 = (160+165+170+175+180) ÷ 5 = 170cm

区間推定の簡易計算

正確な計算は複雑ですが、簡易的には:

95%信頼区間 ≈ 平均 ± 2 × 標準誤差

標準誤差 ≈ ばらつき ÷ √サンプル数

サンプルが多いほど、区間は狭くなります。

エクセルでの計算

実務ではエクセルを使います。

点推定: =AVERAGE(データ範囲)

区間推定(95%信頼区間): 下限 = AVERAGE(データ) – CONFIDENCE.T(0.05, STDEV(データ), COUNT(データ)) 上限 = AVERAGE(データ) + CONFIDENCE.T(0.05, STDEV(データ), COUNT(データ))

よくある間違いと注意点

間違い1:点推定を過信する

「平均年収600万円」と聞いて、みんな600万円だと思う。 → 実際は300万~1,000万円とばらついているかも

間違い2:区間推定の意味を誤解

「95%信頼区間」を「95%の人がこの範囲」と勘違い。 → 正しくは「推定の確からしさ」の話

間違い3:サンプル数を考慮しない

3人に聞いて「支持率100%!」 → サンプルが少なすぎて信頼できない

間違い4:偏ったサンプル

渋谷で若者だけに聞いて「日本人の平均」とする。 → 代表性がない

実際の活用例

ビジネスでの活用

売上予測

  • 点推定:来月の売上は1,000万円
  • 区間推定:900万~1,100万円(90%信頼区間)
  • 活用:在庫は1,100万円分まで準備

顧客満足度調査

  • 点推定:満足度スコア4.2点
  • 区間推定:4.0~4.4点(95%信頼区間)
  • 活用:確実に4.0以上なら合格ライン

医療での活用

薬の効果

  • 点推定:有効率75%
  • 区間推定:70%~80%(95%信頼区間)
  • 判断:最悪でも70%なら承認

検査値の正常範囲

  • 点推定:平均血圧120
  • 区間推定:110~130が正常範囲
  • 診断:この範囲外なら要注意

スポーツでの活用

打率の予測

  • 点推定:今シーズンの打率.280
  • 区間推定:.260~.300
  • 評価:最低でも.260なら及第点

勝率の計算

  • 点推定:勝率60%
  • 区間推定:55%~65%
  • 判断:過半数は確実に勝てそう

統計ソフトでの表示例

研究論文でよく見る表記

「平均値 ± 標準誤差」 例:身長 170.5 ± 2.3 cm

「平均値(95%信頼区間)」 例:支持率 42%(39%-45%)

グラフでの表現

エラーバー(誤差棒):

  • 点推定値を中心に
  • 上下に区間推定の幅を表示
  • I型の縦線で表現

箱ひげ図:

  • 中央値(点推定)
  • 四分位範囲(区間推定の一種)
  • 外れ値も表示

まとめ:使い分けが大切

点推定と区間推定について、たくさん学んできましたね。

押さえておきたいポイント:

点推定

  • 1つの値でズバリ答える
  • シンプルで分かりやすい
  • 計画や比較に便利
  • 外れるリスクがある

区間推定

  • 幅を持って答える
  • 不確実性を表現できる
  • リスク管理に適している
  • 答えがぼんやりする

使い分けのコツ:

  1. まず点推定で大まかな値を把握
  2. 重要な判断には区間推定を追加
  3. リスクが大きい場合は区間を重視
  4. 相手に応じて使い分ける

実践的なアドバイス:

  • ニュースの数字は点推定が多い
  • 「誤差±○%」があれば区間推定
  • 大事な決定は両方確認
  • サンプル数も必ずチェック

視聴率も、支持率も、平均年収も。 世の中の数字の多くは「推定値」です。

点推定と区間推定を理解すれば、これらの数字をもっと正しく、賢く解釈できるようになります。

次にニュースで「○○%」という数字を見たら、「これは点推定かな?誤差はどれくらいかな?」と考えてみてください。 統計の目で世界を見る第一歩です!

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