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【AP2問】M/M/1待ち行列モデル(応用情報技術者試験)

    このNoteでは、応用情報技術者の計算問題から「M/M/1待ち行列モデル」を搔き集めました。令和7年~元年の11回で2問だけ。切って良いですよ。

    すごく用語が多いです。平均到着率λと平均到着間隔1/λ・平均サービス率μと平均サービス時間1/μ・利用率ρ= (1/μ)/(1/λ)。

    これらを具体例でλとμだけを知っていれば全て求まるように「情報圧縮」して解決します。

    厄介なのは「平均待ち時間 = 利用率/(1-利用率)×平均サービス時間」。これは大学数学を使うので覚えるしかないです。ノートの裏表紙に書いて付け焼き刃するか、捨てて下さい。

    私も頑張りはしますが、覚えるのがキツかったら、会計系を優先すると思います。会計の方が出題頻度が高いので。


    それでは始めましょう!


    覚えないか/覚えざるを得ないか

    「待ち行列理論」は難しいですね。詳しくは「合格教本(amazon検索結果)」などで理解を深めてください。



    覚える量を圧縮する

    • 平均到着率λ:単位時間に来る依頼数

      • 平均到着間隔1/λ

    • 平均サービス率μ:単位時間に対応できる依頼数

      • 平均サービス時間1/μ

    • 利用率ρ:単位時間の窓口の利用率

      • ρ = 平均サービス時間/平均到着間隔
         = (1/μ)/(1/λ)
         = λ/μ
         = 平均到着率/平均サービス率


    具体的に考えてみますか。

    単位時間を1時間と設定します。

    1時間に依頼が2つ来るとして、
    平均到着率λ=2
    平均到着間隔1/λ=1/2=0.5
    なるほど、0.5時間に1依頼来る

    1時間に窓口が4件対応できるとして、
    平均サービス率μ=4
    平均サービス時間1/μ=1/4=0.25
    なるほど、1依頼を0.25時間で対応完了できる

    ここで利用率を予測します。
    1時間に4件対応できる窓口に、1時間に2件依頼がくるので、窓口は0.25時間×2件=0.5時間利用されているので、1時間に0.5(50%)の利用率になるはず。

    利用率ρの式
    ρ = 平均サービス時間/平均到着間隔
     = 0.25/0.5 = 0.5
    ρ = 平均到着率/平均サービス率
     = 2/4 = 0.5

    なりましたね。

    単位時間内の件数が率(λ, μ)、その逆数が時間になる関係、利用率(ρ)との関係が上手く圧縮できたらと思います。



    難しい数学結果は覚える

    平均待ち時間 = 利用率/(1-利用率)×平均サービス時間
     = ρ/(1-ρ)×平均サービス時間

    導くには、待ち行列・リトルの法則が必要になります。残念ですが、そこまで理解をするよりは、資格のために暗記した方が速いです。

    大学レベルの微分方程式と確率理論を使います。気になる方は  >参考Web(ベンド社)へ。




     
     
    大学・専門学校の先生の解説Note。 学生時代にITパスポート試験・基本情報技術者試験・応用情報技術者試験を独学で高得点合格。情報処理安全確保支援士試験(セキスペ)・データベーススペシャリスト試験・ネットワークスペシャリスト試験・G検定なども取得。 2027年にPD-S受験予定。