F.DIST関数の使い方|F分布の左側確率・確率密度を求める

F.DIST関数の使い方|F分布の左側確率・確率密度を求める
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、F.DIST関数は、F分布に基づいて累積分布関数(左側確率)の値を計算する際に役立ちます。F分布は、分散分析(ANOVA)や2つの分散の比の検定などで使用されます。この記事では、F.DIST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。

F分布とは?

F分布は、2つのカイ二乗分布に従う確率変数の比によって定義される連続確率分布です。分散分析などで、2つの群の分散の比を検定する際に用いられます。F分布は、2つの自由度(分子の自由度と分母の自由度)によって形状が変化します。

F.DIST関数とは?

F.DIST関数は、F分布における累積分布関数(左側確率)の値を返します。これは、「あるF値x以下の確率」を表します。

基本的な構文

Excel

F.DIST関数の構文
数式=F.DIST(x,自由度1,自由度2,関数形式)
ひとことでF分布の確率を返す
x
F値です。0以上にします
自由度1
分子の自由度です
自由度2
分母の自由度です
関数形式
TRUEなら左側の累積確率、FALSEなら確率密度です
補足右側確率は、F.DIST.RT で求めます。

各引数の意味は以下の通りです。

  • x(必須): F分布における値を指定します(F値)。
  • 自由度1(必須): 分子の自由度を指定します。正の整数である必要があります。
  • 自由度2(必須): 分母の自由度を指定します。正の整数である必要があります。
  • 関数形式(必須):
    • TRUE:累積分布関数(左側確率)を返します。
    • FALSE:確率密度関数を返します。

Excelバージョン情報:F.DIST

F.DIST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、FDIST関数を使っていました。FDIST関数はF分布の右側確率を返す関数でしたが、Excel 2010以降ではF.DIST.RT関数として独立しました。F.DIST関数は累積分布関数(左側確率)を返す関数として新たに導入され、より使いやすくなりました。FDIST関数は互換性のために残されていますが、新しいバージョンではF.DISTまたはF.DIST.RTを使用することを推奨します。

F.DIST関数の使い方|値2・自由度10と20の左側確率

手順:D2 に F.DIST の式を入れて Enter

自由度10と20の F 分布で、F が 2 以下になる確率を求めます。 D2 に次の式を入力して、Enter キーを押します❶。

D2 に入れる式
=F.DIST(A2,B2,C2,TRUE)
A2 x(2)B2,C2 自由度1・2(10・20)TRUE 関数形式(累積)
ひとことで自由度10・20の F 分布で、2より左側の確率を求める
式を分けて読むと(色は画像の枠と同じ)
xA2
どの値?
→ F値 2
自由度1・2B2,C2
自由度は?
→ 10 と 20
関数形式TRUE
どの確率?
→ TRUE=累積(左側)
自分の表で使うときは
右側の確率は F.DIST.RT で求めます(1−左側)。
エクセルのF.DIST関数でF分布の左側確率を求める式と、値と自由度のセルを色分けした画面
エクセルのF.DIST関数でF分布の左側確率を求める式と、値と自由度のセルを色分けした画面

確認:左側確率は約 0.91

エクセルのF.DIST関数で値2・自由度10と20の左側確率が0.91になったことを示した画面
エクセルのF.DIST関数で値2・自由度10と20の左側確率が0.91になったことを示した画面

答えは 0.910217285 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・20の F 分布
    ⇒ 右にすそが長い
  2. 2より左の面積
    ⇒ 0.910
ヒント:右側の確率
=F.DIST.RT(A2,B2,C2) は約 0.09 です。

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F.DIST関数を使用しています。

  • F値 (x): セルA2に2が入力されています。
  • 自由度1: セルB2に10が入力されています。
  • 自由度2: セルC2に20が入力されています。
  • 関数形式: TRUEが指定されています(累積分布関数)。
  • 数式: セルD2には以下の数式が入力されています。

Excel

D2に入力:左側確率を求める
数式=F.DIST(A2,B2,C2,TRUE)
ひとことでF値2・自由度10と20の左側確率
A2
F値のセルです
B2
自由度1のセルです
C2
自由度2のセルです
TRUE
累積分布関数を指定します
補足結果は約 0.9102 です。

この数式を分解して解説します。

1
A2: F値(2)を指定しています。
2
B2: 分子の自由度(10)を指定しています。
3
C2: 分母の自由度(20)を指定しています。
4
TRUE: 累積分布関数(左側確率)を返すことを指定しています。つまり、F値が2以下の確率を計算します。
F分布の左側確率を求める(F.DIST)式 =F.DIST(A2,B2,C2,TRUE) の解説図。D2に入力する
D2に =F.DIST(A2,B2,C2,TRUE) を入力。自由度 (10, 20) の F分布で 2 以下になる確率 正確には約 0.910217

数式の動作

この数式は、「分子の自由度が10、分母の自由度が20のF分布において、F値が2以下である確率」を計算します。結果として、セルD2には0.908…(約0.91)と表示されています。これは、F値が2以下の値を取る確率が約91%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。
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F.DIST.RT関数(右側確率)

F分布の右側確率(あるF値xより大きい確率)を求めるには、F.DIST.RT関数を使用します。

基本的な構文

Excel

F.DIST.RT関数の構文
数式=F.DIST.RT(x,自由度1,自由度2)
ひとことでF分布の右側確率を返す
x
F値です
自由度1
分子の自由度です
自由度2
分母の自由度です
補足1−F.DIST(…,TRUE) と同じ値です。

これは、1-F.DIST(x, 自由度1, 自由度2, TRUE)と同じ結果になります。

FDIST関数(古いバージョン)

Excelの古いバージョン(Excel 2007以前など)では、FDIST関数を使用していました。FDIST関数はF分布の右側確率を返す関数です。

Excel

FDIST関数の構文(旧関数)
数式=FDIST(x,自由度1,自由度2)
ひとことでF.DIST.RTと同じ結果を返す旧関数
x
F値です
自由度1
分子の自由度です
自由度2
分母の自由度です
補足互換性のために残されています。

例:分散分析

例えば、3つの異なる教育方法(A、B、C)の効果を比較するために、それぞれの方法で教育を受けた生徒のテスト結果を分析するとします。各群のサンプルサイズはそれぞれ10、12、15です。分散分析の結果、群間平方和を群内平方和で割ったF値が3.5になったとします。この場合、群間に有意な差があるかどうかを検定するために、F分布の右側確率を求めます。

分子の自由度は群の数-1なので、3-1=2です。分母の自由度は全サンプルサイズ-群の数なので、10+12+15-3=34です。

ExcelでF.DIST.RT関数を使用すると、

Excel

セルに入力:分散分析のp値の例
数式=F.DIST.RT(3.5,2,34)
ひとことでF値3.5・自由度2と34の右側確率
3.5
F値です
2
群間の自由度です
34
群内の自由度です
補足結果は約 0.0414 です。0.05より小さいので、差があると判断します。

と入力します。

F.DIST関数の注意点

  • x、自由度1、自由度2は数値でなければなりません。
  • 自由度1と自由度2は正の整数でなければなりません。
  • xが負の値の場合、エラー値 #NUM! が返されます。
  • 自由度1または自由度2が1未満の場合、エラー値 #NUM! が返されます。

まとめ

F.DIST関数は、F分布における累積分布関数(左側確率)を計算する際に非常に役立つ関数です。分散分析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、F.DIST関数とF.DIST.RT関数を使用し、古いバージョンを使用している場合はFDIST関数を使用することを覚えておきましょう。

この解説で、F.DIST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。

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