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公式

Show calculation steps (3)
  1. Laplace Estimate

    Laplace Estimate: 点推定計算ツール

    Laplace (add-one) = (x + 1) / (n + 2)

  2. Jeffreys Estimate

    Jeffreys Estimate: 点推定計算ツール

    Jeffreys = (x + 0.5) / (n + 1)

  3. Wilson Estimate

    Wilson Estimate: 点推定計算ツール

    Wilson point with z = 1.96; numerator x + z^2/2, denominator n + z^2

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結果

点推定値 (MLE)
0.8
サンプル比率 p̂ = x/n
推定量 推定値
MLE (x/n) 0.8
ラプラス (x+1)/(n+2) 0.75
ジェフリーズ (x+0.5)/(n+1) 0.7727
ウィルソン (z=1.96) 0.7167

点推定計算ツールとは?

点推定とは、未知の母集団パラメータ(ここでは母比率)に対する「最もそれらしい1つの値」を求めることです。n 回の試行のうち x 回が成功したとき、この計算ツールは真の比率 p に対する代表的な点推定値をまとめて算出します。最もよく知られているのは最尤推定値(MLE)で、単純に \(x/n\) です。ただしサンプルサイズが小さい場合や、成功回数が極端(0 回または n 回)な場合には、ラプラス・ジェフリーズ・ウィルソン補正といった平滑化された推定量が有効です。

使い方

成功回数(x)と試行回数の合計(n)を入力します。すると、生のサンプル比率に加えて、3 種類の補正済み推定値が即座に表示されます。サンプルサイズが大きく安定している場合は MLE を、n が小さい場合や x が 0 または n に近い場合はラプラスやウィルソンを使うとよいでしょう。これらの手法は推定値がちょうど 0 や 1 になるのを避けられるためです。

各計算式の解説

MLE:$$\hat{p}_{\text{MLE}} = \frac{\text{Successes }(x)}{\text{Trials }(n)}$$ ラプラス(「+1」補正):$$\hat{p}_{\text{Laplace}} = \frac{\text{Successes }(x) + 1}{\text{Trials }(n) + 2}$$ ジェフリーズ:$$\hat{p}_{\text{Jeffreys}} = \frac{\text{Successes }(x) + 0.5}{\text{Trials }(n) + 1}$$ ウィルソンの点推定:$$\hat{p}_{\text{Wilson}} = \frac{\text{Successes }(x) + \frac{z^{2}}{2}}{\text{Trials }(n) + z^{2}}, \quad z = 1.96$$ で、これはウィルソンのスコア信頼区間の中心にあたり、95% 信頼水準では \(z = 1.96\) を用います。いずれの平滑化項も、推定値を 0.5 のほうへわずかに引き寄せることで、小標本におけるバイアスとばらつきを抑えます。

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調整済み比率としての4つの点推定式の比較
4つの推定量はそれぞれ、成功数(x)と試行数(n)に異なる補正項を加えます。

計算例

10 回中 8 回が成功したとします。MLE = \(8/10 = 0.8\)。ラプラス = \((8+1)/(10+2) = 9/12 = 0.75\)。ジェフリーズ = \((8+0.5)/(10+1) = 8.5/11 \approx 0.7727\)。ウィルソン(\(z^{2}=3.8416\))= \((8 + 1.9208)/(10 + 3.8416) = 9.9208/13.8416 \approx 0.7168\)。このように、平滑化された推定値は生の値 0.8 を中央寄りに引き戻していることがわかります。

真の比率付近に4つの推定点を示した数直線
各手法は推定値を0〜1の尺度上でわずかに異なる位置に置きます。

よくある質問

どの推定値を採用すればよいですか? 一般的な報告では、MLE(サンプル比率)が標準です。小標本やまれな事象を扱う場合は、ラプラスやウィルソンのほうが信頼できます。

なぜウィルソンでは z を使うのですか? ウィルソンの点推定値は、ウィルソンのスコア信頼区間の中点であり、選んだ信頼水準に対応する z 値(\(1.96 \approx 95\%\))に依存するためです。

x = 0 や x = n のときはどうなりますか? MLE は 0 または 1 を返しますが、これは現実的でないことが多いです。一方、平滑化された推定量は 0 と 1 の間に厳密に収まる値を返します。

最終更新: