Excel ランダム数の出現率をコントロールする方法

はじめに：そのサイコロ、仕込みを入れてみませんか？
ステップ1：まずは普通のサイコロを10,000回振ってみる
1. 1. 10,000個の乱数を作成
2. 2. 出現回数を可視化する
アプローチ1：[3]が出る確率を「2倍」にする（整数倍）
アプローチ2：[3]が出る確率を「1.5倍」にする（累積確率）
アプローチ3：確率の支配者になる（自由自在）
まとめ：確率は、作れる！

はじめに：そのサイコロ、仕込みを入れてみませんか？

「1から6までのサイコロを振る」。Excelなら =RANDARRAY 関数を使えば一発です。

でも、もしあなたがゲームの開発者で、こんなお願いをされたらどうしますか？

「『3』だけ、他の数字より2倍出やすくして！」
「レアキャラの出現率を下げて、コモンの出現率を上げて！」

普通のサイコロでは不可能ですが、Excelという名のデジタルサイコロなら、重心をいじって「特定の目だけ出やすくする」ことが可能です。

いわゆる「重み付け抽選（Weighted Random）」というやつですね。

今回のテーマは、「ランダム数の出現率をコントロールする方法」。

単純に「3」を増やして2倍にする方法から、「1.5倍」のような微妙な調整、さらにはすべての数字の出現率を自由自在に操る「確率の支配者」になる方法まで。

統計学の難しい話はナシ！

「くじ引き」や「的当て」のイメージで、直感的に確率を操る数式パズルを楽しみましょう！

本記事では、無料のWeb版Excelを使用して検証および画像の作成を行っています。Windowsはもちろん、MacやLinuxの方もブラウザさえあれば挑戦できます！

ステップ1：まずは普通のサイコロを10,000回振ってみる

比較のために、まずは細工なしの公平なランダム生成を行いましょう。

1. 10,000個の乱数を作成

任意のセル（例：A1）に以下の数式を入力します。

=RANDARRAY(10000,,1,6,1)

【関数の解説：RANDARRAY】

=RANDARRAY([行], [列], [最小], [最大], [整数])

行: 10000。今回は1万行作ります。
列: 省略（1列）
最小: 1
最大: 6
整数: 1（TRUEと同じ）。これで小数が含まれない整数になります。

【データ量について】
今回はWeb版Excelでの動作を考慮して10,000行としています。もしローカル環境で高スペックなPCをお使いの方は、ぜひ100万行くらいで試してみてください。データが多いほど、確率はより正確に収束しますよ！

2. 出現回数を可視化する

C3セルに =SEQUENCE(6) と入力して1～6の連番を作ります。
D3セルに以下の数式を入力して、各数字が何回出たかカウントします。

=COUNTIF(A1#,C3#)

【関数の解説：COUNTIF】

=COUNTIF(範囲, 検索条件)

範囲: A1#（A1に入れたスピル範囲全体）。
検索条件: C3#（1～6の連番）。これで一気に全数字をカウントできます。

さらに、D3:D8を選択して「条件付き書式」→「データバー」を設定してみましょう。

どうでしょう？だいたい同じくらいの長さのバーが並んでいますよね？

今回は統計的な「分散」などの難しい計算はしません。

「パッと見でだいたい揃ってればOK！」という、見た目重視のスタイルで進めます。

アプローチ1：[3]が出る確率を「2倍」にする（整数倍）

まずはシンプルに、「3」を他の数字の2倍出やすくしてみます。

イメージとしては、くじ引きの箱に「1, 2, 4, 5, 6」の紙は1枚ずつ、「3」の紙だけ2枚入れる感じです。

合計7枚のくじ引きですね。

数式その1：IF関数で書き換える

=LET(
a,RANDARRAY(10000,,1,7,1),
IF(a=7,3,a)
)

解説：
1. RANDARRAY(..., 1, 7, 1): まず、1から7までの乱数を作ります。
2.IF(a=7, 3, a): もし「7」が出たら、それを強制的に「3」に書き換えます。

結果として、「3」が出るのは元々の「3」の時と、「7」が出た時の2回分になります。これで確率は2倍です！

数式その2：LOOKUPで割り当てる

=LOOKUP(RANDARRAY(10000,,1,7,1),SEQUENCE(7),{1;2;3;3;4;5;6})

【関数の解説：LOOKUP】

=LOOKUP(検索値, 検索範囲, 対応範囲)

1から7の乱数に対し、対応表を使って結果を割り当てます。

1→1
2→2
3→3
4→3 （ここで3がもう一回登場！）
5→4
6→5
7→6

これでも同じく「3」が2回分になりますね。この方法は、複数の数字を増やしたい時に便利です。

アプローチ2：[3]が出る確率を「1.5倍」にする（累積確率）

さて、ここからが本番です。

「整数倍」ならくじを増やせばいいですが、「1.5倍」となると紙を半分に切るわけにはいきません。

ここで登場するのが「累積確率（Cumulative Probability）」という考え方です。

難しそう？大丈夫です。

「ダーツの的（マト）」をイメージしてください。

・1, 2, 4, 5, 6 のエリアの広さは「1」
・3 のエリアの広さだけ「1.5」

この的を作って、ランダムにダーツを投げればいいのです！

1. 累積確率表を作って参照する

まずは、作業用の表を作ってみましょう。

合計の広さは 1+1+1.5+1+1+1 = 6.5 です。

確率の境界線：
=0/6.5 （ここから1が始まる）
=1/6.5 （ここまでが1、ここから2が始まる）
=2/6.5 （ここまでが2、ここから3が始まる）
=3.5/6.5 （ここまでが3。幅が1.5ある！）
=4.5/6.5 （ここまでが4、ここから5が始まる）
=5.5/6.5 （ここまでが5、ここから6が始まる）

この数値がC4:C9にあるとして、以下の数式を使います。

=LOOKUP(RANDARRAY(10000),C4:C9,{1,2,3,4,5,6})

解説：
RANDARRAY(10000) は0以上1未満の小数を返します（ダーツを投げる位置）。
LOOKUP関数は、その矢が「どの区間（マト）」に刺さったかを判定してくれます。「3」の区間だけ広いので、当然「3」に当たりやすくなるわけです。

【なぜLOOKUP関数なのか？】
「条件分岐ならIFS関数ではダメなの？」と思うかもしれません。IFS関数でやろうとすると、=IFS(数値<0.15, 1, 数値<0.30, 2, ...) のように、すべての境界値を手動で設定しなければならず、非常に大変です。
LOOKUP関数は、「昇順に並んだ配列」を渡すだけで、自動的に「どの区間に当てはまるか」を高速に判定してくれるため、今回のようなケースに最適なのです！

LOOKUP関数の詳しい使い方は、LOOKUP関数の使い方！IFより簡単な条件分岐で紹介しています！

2. 数式だけで一発で出す（MMULT版）

表を作るのが面倒？

ならば、数式の中で表を作ってしまいましょう！行列計算の出番です。

=LET(
n,10000,
w,{1,1,1.5,1,1,1},
L,(SEQUENCE(6)<SEQUENCE(,6))*1,
cum,MMULT(w,L)/SUM(w),
LOOKUP(RANDARRAY(n),cum,{1,2,3,4,5,6})
)

解説：
・w: 重み（Weight）の設定です。3番目だけ「1.5」にしています。
・cum: ここで「累積確率表（区間の開始位置）」を作っています。
　(SEQUENCE(6)>SEQUENCE(,6))*1 は、対角線より下が0、上が1になる行列を作ります。

これを重み w と掛け合わせる（MMULT）ことで、{0, 1, 2, 3.5, 4.5, 5.5} のような「足し合わせた配列」が一瞬で完成します！

・最後に合計 SUM(w) で割って、0～1の範囲に正規化しています。

3. 数式だけで一発で出す（最新SCAN版）

最新のExcelなら、SCAN関数を使うともっとスマートに書けます。

=LET(
n,10000,
w,{1;1;1.5;1;1;1},
cum,VSTACK(0,SCAN(0,w,LAMBDA(a,b,a+b)))/SUM(w),
LOOKUP(RANDARRAY(n),cum,{1,2,3,4,5,6})
)

解説：
・SCAN(0,w,LAMBDA(a,b,a+b)): 重み w を上から順に足し算（累積）していきます。
・VSTACK(0, ...): 先頭に「0」をくっつけます。これで「0から始まる区間リスト」の完成です。

やっていることはMMULT版と同じですが、より現代的で読みやすいですね。

アプローチ3：確率の支配者になる（自由自在）

ここまで来れば、もうあなたは確率を自由に操れます。

「1」は1.5倍、「2」は普通、「3」は1.5倍、「5」は出にくく0.75倍…なんて設定も思いのままです。

数式と解説

=LET(
n,10000,
w,{1.5,1,1.5,1,0.75,0.5},
L,(SEQUENCE(6)>SEQUENCE(,6))*1,
cum,MMULT(w,L)/SUM(w),
LOOKUP(RANDARRAY(n),cum,{1,2,3,4,5,6})
)