CHISQ.INV関数の使い方|カイ二乗分布の左側確率から値を逆算

CHISQ.INV関数の使い方|カイ二乗分布の左側確率から値を逆算
目次

はじめに

Excelには様々な統計関数が用意されていますが、CHISQ.INV関数は、カイ二乗分布に基づいて左側確率(ある値以下の確率)から対応する値を計算する際に役立ちます。これは、CHISQ.DIST関数でTRUEを指定した場合の逆の操作を行います。カイ二乗分布は、適合度検定、独立性検定など、統計学において非常に重要な役割を果たします。この記事では、CHISQ.INV関数の基本的な使い方から、画像にある例、そしてExcelのバージョン情報までを詳しく解説します。

カイ二乗分布とは?

カイ二乗分布は、k個の独立な標準正規分布に従う確率変数の二乗和が従う分布です。このkを自由度と呼びます。カイ二乗分布は、常に正の値を取り、非対称な分布です。自由度が大きくなるにつれて、正規分布に近づいていきます。

CHISQ.INV関数とは?

CHISQ.INV関数は、指定された左側確率(下側確率)に対応する、カイ二乗分布の値を返します。これは、CHISQ.DIST関数でTRUEを指定した場合の逆関数です。

基本的な構文

Excel

CHISQ.INV関数の構文
数式=CHISQ.INV(確率,自由度)
ひとことでカイ二乗分布の左側確率に対応する値を返す
確率
左側確率です。0以上、1より小さくします
自由度
自由度です。1以上の整数にします
補足右側確率から求めるときは、CHISQ.INV.RT を使います。

各引数の意味は以下の通りです。

  • 確率(必須): 求めたい左側確率(下側確率)を指定します。0から1の間の数値を指定します。
  • 自由度(必須): 分布の自由度を指定します。正の整数である必要があります。

Excelバージョン情報:CHISQ.INV

CHISQ.INV関数は、Excel 2010で導入されました。それ以前のバージョンでは、CHIINV関数を使って右側確率から逆関数の値を求めていました。左側確率から求めるには、1-確率をCHIINV関数の引数として使用する必要がありました。CHISQ.INV.RT関数は右側確率から逆関数の値を求めます。

最新のExcelを使用している場合は、左側確率から逆関数の値を求める場合はCHISQ.INV関数、右側確率から逆関数の値を求める場合はCHISQ.INV.RT関数を使用することを推奨します。

CHISQ.INV関数の使い方|左側確率0.2・自由度10の値を求める

手順:B2 に CHISQ.INV の式を入れて Enter

自由度10のカイ二乗分布で、左側の確率が 0.2 になる値を求めます。 B2 に次の式を入力して、Enter キーを押します❶。

B2 に入れる式
=CHISQ.INV(B1,10)
B1 確率(0.2)10 自由度(10)
ひとことで自由度10のカイ二乗分布で、左側の確率が0.2になる値を求める
式を分けて読むと(色は画像の枠と同じ)
確率B1
左側の確率は?
→ 0.2
自由度10
自由度は?
→ 10
自分の表で使うときは
右側の確率から求めるときは CHISQ.INV.RT を使います。
エクセルのCHISQ.INV関数でカイ二乗分布の左側確率から値を求める式と、確率のセルを色分けした画面
エクセルのCHISQ.INV関数でカイ二乗分布の左側確率から値を求める式と、確率のセルを色分けした画面

確認:値は約 6.18

エクセルのCHISQ.INV関数で左側確率0.2・自由度10の値が6.18になったことを示した画面
エクセルのCHISQ.INV関数で左側確率0.2・自由度10の値が6.18になったことを示した画面

答えは 6.179079256 になりました❷。式は、次の順に計算しています。

  1. 自由度 10の分布
    ⇒ カイ二乗分布
  2. 左側の面積が 0.2になる点
    ⇒ 6.18
ヒント:逆の計算で確かめる
=CHISQ.DIST(B2,10,TRUE) は 0.2 に戻ります。

まず動かしてみよう|この記事のサンプルをその場で試せます

練習用ファイルをダウンロードしなくても、記事と同じデータ・同じセル番地のサンプルをここで動かせます。黄色いセルを書き換えると、結果がその場で変わります。各解説の最後にある「▶ この式を試す」を押すと、このツールの該当セルへ移動します。

画像例の解説

画像では、以下の設定でCHISQ.INV関数を使用しています。

  • 左側確率: セルB1に0.20が入力されています。
  • 自由度: 10が指定されています。
  • 数式: セルB2には以下の数式が入力されています。

Excel

B2に入力:左側確率から値を求める
数式=CHISQ.INV(B1,10)
ひとことで左側確率20%・自由度10の値
B1
確率のセルです
10
自由度です
補足結果は約 6.179 です。

この数式を分解して解説します。

1
B1: 左側確率(0.20)を指定しています。
2
10: 自由度を指定しています。
カイ二乗分布の左側確率から値を求める(CHISQ.INV)式 =CHISQ.INV(B1,10) の解説図。B2に入力する
B2に =CHISQ.INV(B1,10) を入力。自由度 10 のカイ二乗分布で 左側の確率が 0.20 になる値 正確には約 6.179079

数式の動作

この数式は、「自由度が10のカイ二乗分布において、左側確率が0.20に対応するxの値」を計算します。結果として、セルB2には6.179…(約6.18)と表示されています。これは、自由度10のカイ二乗分布において、6.18以下の値を取る確率が約20%であることを意味します。

Excelサンプルデータのダウンロード

上記画像のエクセルサンプルデータを、以下のリンクからダウンロードし、練習用として活用ください。

練習用Excelファイル(無料ダウンロード)
この記事の解説で使うExcelデータです。数式と練習データが入っているので、本文の式を同じ表で試せます。
Excelファイル(.xlsx)/登録不要/数式・練習データ入り

CHIINV関数(古いバージョン)

Excel 2007以前のバージョンでは、CHIINV関数を使ってカイ二乗分布の値を計算していました。ただし、CHIINV関数は右側確率から値を求めるため、左側確率から求める場合は以下のように計算する必要がありました。

=CHIINV(1-確率, 自由度)

例えば、左側確率が0.20、自由度が10の場合、

=CHIINV(1-0.20, 10)

となります。

CHISQ.INV.RT関数(右側確率からの逆関数)

右側確率からカイ二乗分布の値を求めるには、CHISQ.INV.RT関数を使用します。

=CHISQ.INV.RT(確率, 自由度)

この関数は、=CHIINV(確率, 自由度) と同じ結果を返します。

例:信頼区間の計算

例えば、ある母集団の分散の90%信頼区間を求めたいとします。標本サイズが20の場合、自由度は19になります。信頼区間を求めるには、カイ二乗分布の両側5%の点を知る必要があります。つまり、左側2.5%と右側2.5%の点です。

  • 左側2.5%の点は、=CHISQ.INV(0.025, 19) で計算できます。
  • 右側2.5%の点は、=CHISQ.INV.RT(0.025, 19) または =CHISQ.INV(0.975, 19) で計算できます。

CHISQ.INV関数の注意点

  • 確率は0より大きく1より小さい数値でなければなりません。
  • 自由度は正の整数でなければなりません。
  • 引数に数値以外の値を指定すると、エラー値 #VALUE! が返されます。
  • 確率が0以下または1以上の場合、エラー値 #NUM! が返されます。
  • 自由度が1未満の場合、エラー値 #NUM! が返されます。

まとめ

CHISQ.INV関数は、カイ二乗分布における左側確率から対応する値を簡単に計算できる非常に便利な関数です。統計検定や信頼区間の計算などで頻繁に使用されます。最新のExcelを使用している場合は、CHISQ.INV関数とCHISQ.INV.RT関数を使い分け、古いバージョンを使用している場合はCHIINV関数と1-確率の組み合わせを使用することを覚えておきましょう。

この解説で、CHISQ.INV関数について、より深く理解できたかと思います。この情報を活用し、Excelでのデータ分析をより効率的に行いましょう。

確率分布・統計検定に関するExcel関数の全体像は、こちらのまとめで整理しています。

カイ二乗分布の右側確率から値を求めるときは、CHISQ.INV.RT関数の使い方もあわせてご覧ください。

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