令和4年度 春期 ITサービスマネージャ試験 午前II 問22

故障発生率が 1.0×10−61.0 \times 10^{-6} 回/秒である機器 10,000台が稼働している。330時間経過後に, 故障していない機器の台数はおよそ何台か。ここで, 故障発生率は経過時間によらず一定で, 故障した機器は修理しない。また, 必要であれば, 故障発生率を λ\lambda回/秒, 稼働時間を tt秒とする次の指数関数のグラフから値を読み取って, 計算に使用してよい。

指数関数 F(t) = exp(-λt) のグラフ
図の説明テキスト

上部に「指数関数 F(t) = exp(-λt)」と記載されたグラフ。横軸は「λt」で、0 から 3.5 まで 0.5 刻みで数値が振られている。縦軸は「F(t)」で、0 から 1.0 の範囲を持ち、0、0.5、1.0 に数値が振られている。グラフの背景には破線による細かいグリッド線が引かれている。グラフ中の実線の曲線は、(0, 1.0) の点から始まり、λt が増加するにつれて右下がりになだらかに減少していく指数関数を描いている。

解答・解説

正解: ア. 3,000

稼働している機器の故障していない台数を求めるために、経過時間 tt における信頼度(故障していない確率) F(t)F(t) を算出し、初期の機器台数を掛けます。

1. 稼働時間の単位を秒に揃える

故障発生率 λ\lambda の単位が「回/秒」であるため、経過時間も秒単位に変換します。
t=330 時間×60 分×60 秒=1,188,000 秒t = 330 \text{ 時間} \times 60 \text{ 分} \times 60 \text{ 秒} = 1,188,000 \text{ 秒}

2. λt\lambda t の計算

故障発生率 λ=1.0×10−6\lambda = 1.0 \times 10^{-6} と稼働時間 tt を掛け合わせます。
λt=(1.0×10−6)×1,188,000=1.188\lambda t = (1.0 \times 10^{-6}) \times 1,188,000 = 1.188
これを約 1.21.2 と近似します。

3. グラフから F(t)F(t) を読み取る

提供された「指数関数 F(t)=exp⁡(−λt)F(t) = \exp(-\lambda t)」のグラフを使用します。
横軸 λt\lambda t の値が 1.21.2 (1.0と1.5の間で1.0寄り)のときの縦軸 F(t)F(t) を読み取ります。
グラフの縦軸は 00 から 0.50.5 の間に4本の破線があり、0.10.1 刻みになっています。
λt=1.2\lambda t = 1.2 のときの曲線は、下から3本目の破線(0.30.3)付近にあることがわかります。
したがって、故障していない確率 F(t)≈0.3F(t) \approx 0.3 と読み取れます。

4. 故障していない機器の台数の計算

稼働している初期の機器台数 10,000 台に、F(t)F(t) を掛けます。
10,000×0.3=3,000 台10,000 \times 0.3 = 3,000 \text{ 台}
よって、ア が正解です。

各選択肢の解説

  • ア: 3,000。正しい計算とグラフの読み取りによる結果です。
  • イ: 5,000。グラフの読み取りを誤り、F(t)=0.5F(t) = 0.5 として計算した場合の誤答です。
  • ウ: 7,000。グラフの読み取りを誤り、F(t)=0.7F(t) = 0.7 とした場合や、故障した機器の台数(10,000−3,000=7,00010,000 - 3,000 = 7,000 台)を求めてしまった場合の誤答です。
  • エ: 9,000。グラフの読み取りを誤り、F(t)=0.9F(t) = 0.9 として計算した場合の誤答です。

Spineチーム