京都大学2017年文系数学第5問(解答・解説)
京大の過去問(X>1となる確率を求める問題(1986年文系数学第5問))を焼き直しただけの問題です。
以下、〇を□個かけた数を〇□と書きます。
各回の目の出方はそれぞれ6通りあるから、さいころをn回振ったときのすべての目の出方は、6n通りあります。
(1)
X=1というのは、連番の2つの目だけが出る(ただし、どちらの目も少なくとも1回は出る)ということですね。
1と2の目だけ、2と3の目だけ、3と4の目だけ、4と5の目だけ、5と6の目だけの場合があります。
いずれの場合も条件的に同じなので、1と2の目だけの場合を考えて、5倍すればいいですね。 ←条件の対等性を利用して作業を減らす!
各回の目の出方はそれぞれ2通りあるから、さいころをn回振ったときに1と2の目だけが出る場合は、2nありそうですが、この中には、1の目だけが出た場合と2の目だけが出た場合が含まれているので、その2通りを取り除く必要があり、(2n−2)通りあります。
したがって、求める確率は(2n−2)×5/6nとなります。
(2)
X=5というのは、最大の目が6、最小の目が1となるということですね。
基本的にどの目が出ても大丈夫ですが、6の目が出なかったり、1の目が出なかったらまずいということですね。
そこで、すべての目の出方から、6の目が出ない場合と1の目が出ない場合を取り除くことにします(余事象)。
6の目が出ない場合は1から5の目だけが出る(出ない目があってもよい)ということだから、5n通りあり、1の目が出ない場合も同様に、5n通りあります。
この2つの場合には、1の目も6の目も出ない場合(各回の目の出方がそれぞれ4通りあるから、4n通りありますね)が重複してカウントされているので、それを取り除く必要があります。 ←わざわざかくまでもないと思いますが、わかりにくければヴェン図をかくとよいでしょう。
結局、条件を満たす場合は
6n−(5n+5n−4n)
=6n−5n×2+4n(通り) ←「ひきすぎ⇒たす」
あるから、求める確率は(6n−5n×2+4n)/6nとなります。