山梨大医数学
'10
年
[2]
表が出る確率が
p
,裏が出る確率が
である硬貨を
n
回投げる。このとき、硬貨を
1
回投げるごとに、表ならば
A
を記録し、裏ならば
B
を記録して、
1
回目から順番に
1
列に並べる。ただし、
n
は
2
以上の整数であり、
とする。このように並べた
n
個の文字の中に
組ある連続する
2
文字が、どれも
AB
の順番に並んでいない確率を
とし、どれも
AA
の順番に並んでいない確率を
とする。
(1)
を求めよ。
(2)
を求めよ。
(3)
となるような
p
の値、および、そのときの
,
を求めよ。ただし、
となることを用いてもよい。
解答
の
3
項間漸化式
が美しくないので、
極限
をとるあたりで不安になりますが、腕尽くで強行突破することにします。
(1)
n
個の文字の中に
組ある連続する
2
文字が、どれも
AB
の順番に並んでいないとき、
n
個の文字の並びの中に
A
が出てくるとその次も
A
でなければならないので、一度
A
が出てくるとその後は全部
A
になります。このようになるのは、以下の場合です。
n
個の文字の並びすべて
A
となる場合、その
確率
は
1
番目が
B
で
2
番目以降すべて
A
となる場合、その確率は
1
番目と
2
番目が
B
で
3
番目以降すべて
A
となる場合、その確率は
・・・・・・
n
個の文字の並びすべて
B
となる場合、その確率は
以上の場合はすべて互いに排反で、求める確率
は、以上の各場合の確率の和となり、
のときは、
のときは、
のとき
,
のとき
......[
答
]
(2)
の状況も考えると、
1
個の文字の並びの中に
AA
の順の並びは現れないので、
です。
のとき、
2
個の文字の並びの中に
AA
の順が現れる確率は
で、現れない確率は、
です。
以下、
とします。
n
個の文字の中に
組ある連続する
2
文字が、どれも
AA
の順番に並んでいないとき
(
こうなる確率は
です
)
、
・
1
番目が
A (
こうなる確率は
p
です
)
のときは、
A
が続かないので、
2
番目は必ず
B
です
(
こうなる確率は
です
)
。
3
番目は
A
でも
B
でも良いのですが、
3
番目以降の
個の文字の中に
組ある連続する
2
文字は、どれも
AA
の順番に並んでいません
(
こうなる確率は
です
)
。
・
1
番目が
B (
こうなる確率は
です
)
のときは、
2
番目は
A
でも
B
でも良いのですが、
2
番目以上の
個の文字の中に
組ある連続する
2
文字は、どれも
AA
の順番に並んでいません
(
こうなる確率は
です
)
。
以上より、
・・・@
(
3
項間漸化式
を参照
)
特性方程式:
・・・A
この
2
次方程式の判別式について、
(
)
より、
2
次方程式Aは相異なる
2
実数解をもちます。Aの左辺を
とおくと、
これより、
2
次方程式Aの
2
解
α
,
β
について、
,
また、
の軸の位置:
より、
(
2
次方程式の解の配置
を参照
)
@
⇔
は、初項
,公比
β
の
等比数列
。
・・・B
@
⇔
は、初項
,公比
α
の等比数列。
・・・C
B−Cより、
のときの極限を求めたいのですが、
なので、
でくくります。
ここで、
とすると、
(
等比数列の極限
を参照
)
......[
答
]
についても、
のとき、
のとき、
より、
(
∵
)
のとき、
より、
(
∵
)
(3)
・
のとき、Aは、
(
∵
)
・
のとき、
とすると、
より不適。
・
のとき、
とすると、
より、
以上より、
......[
答
]
このとき、
......[
答
]
,
......[
答
]
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