日本の古典文学において和歌は重要な文学形式である。しかしその内容の分類は専門知識を要するため、専門家による手作業で行われてきた。本研究では、古典和歌の恋歌を恋の進行段階に基づく12クラスに分類する問題に対して、大規模言語モデル(LLM)を含む機械学習モデルを適用し、その精度を検証した。古今和歌集などの計625首を訓練データ、私家集の計124首をテストデータとし、XGBoostなどの機械学習モデル、またLLMとしてGPT 4o-miniとGemini 2.5 flash liteを用いて予測モデルを構築した。その結果、機械学習モデルよりもLLMの方が高い精度を示すことが明らかとなった。