一橋大数学
'08
年前期
[5]
n
を
3
以上の整数とする。
枚のカードがあり、そのうち赤いカードの枚数は
6
,白いカードの枚数は
である。これら
枚のカードを、箱
A
と箱
B
に
n
枚ずつ無作為に入れる。
2
つの箱の少なくとも一方に赤いカードがちょうど
k
枚入っている確率を
とする。
(1)
を
n
の式で表せ。さらに、
を最大にする
n
をすべて求めよ。
(2)
をみたす
n
をすべて求めよ。
解答
(1)
では、全事象や各根元事象の場合の数を数えるときに、各
1
通りが「同様に確からしい」か、ということを意識する必要があります。ダイヤのキングだけ欠けているトランプカード
51
枚から
1
枚引くとき、ダイヤかハートかスペードかクラブが出るから、ダイヤの出る
確率
は
4
つのうち
1
つで
、とするのは誤りです。ダイヤの出る事象とハートが出る事象とは、「同様に確からしい」とは言えないのです。
(2)
はうまい考え方を工夫して悩む間にどんどん計算してしまう方が早いと思います。大した計算ではありません。
(1)
全事象は、
枚のカードを
1
列に並べたとき、そのうちのどの
6
枚を赤にするか、という場合の数で、
枚から
6
枚を選ぶ
組み合わせ
の数
通りあります。また、これら各
1
通りは、すべて同じ確率で起こります。
のとき、
枚のカードは全部赤で、
6
枚の赤を
2
枚と
4
枚に分けて
2
つの箱に題意のように入れることは不可能なので、
です。
のときを考えます。
箱
A
に赤いカードを
2
枚入れると箱
B
には赤いカードは
4
枚入ります。
箱
A
の
n
枚のうちどの
2
枚を赤にするか、という場合の数は、
通りで、箱
B
の
n
枚のうちどの
4
枚を赤にするか、という場合の数は、
通りです。
箱
A
の
2
枚の入り方、箱
B
の
4
枚の入り方は、
独立
なので、箱
A
に赤いカードを
2
枚、箱
B
に赤いカードを
4
枚入れる場合の数は、
通りです。
また、箱
A
に赤いカードを
4
枚、箱
B
に赤いカードを
2
枚入れる場合の数も、
通りで、
(2
枚、
4
枚
)
の場合と、
(4
枚、
2
枚
)
の場合とは排反なので、
2
つの箱の少なくとも一方に赤いカードがちょうど
2
枚入る確率
は、
......[
答
]
(
のときも、
なので、これでよい
)
として、
とすると、
∴
つまり、
のとき、
のとき、
のとき、
となります。
∴
これより、
を最大にする
n
は、
......[
答
]
(2)
のとき、箱
A
に赤カードが
0
枚、箱
B
に赤カードが
6
枚となる場合の数は、
(1)
と同様に考えて、
通りあり、
2
つの箱の少なくとも一方に赤いカードが
0
枚入る確率
は、
・・・@
の場合には、
2
つの箱の少なくとも一方に赤いカードが
0
枚入る
(
他方に
6
枚入る
)
ことはあり得ないので、
ですが、@はこれを満たしています。
のとき、箱
A
に赤カードが
1
枚、箱
B
に赤カードが
5
枚となる場合の数は、
(1)
と同様に考えて、
通りあり、
2
つの箱の少なくとも一方に赤いカードが
1
枚入る確率
は、
・・・A
の場合には、
2
つの箱の少なくとも一方に赤いカードが
1
枚入る
(
他方に
5
枚入る
)
ことはあり得ないので、
ですが、Aはこれを満たしています。
箱
A
に赤カードが
3
枚、箱
B
に赤カードが
3
枚入る場合の数は、
通りあり、
2
つの箱の少なくとも一方に赤いカードが
3
枚入る確率
は、
(2
がかからないことに注意
)
,
,
,
の分母には、いずれも、
がつくので、
の両辺に、
をかけて分母を払うことにより、
∴
これと、
より、
をみたす
n
は、
......[
答
]
追記.
2
つの箱の少なくとも一方に赤いカードがちょうど
k
枚入る、という
k
は、
の
4
通りしかないので、実は、
です。
これを利用した要領の良い解答が、旺文社入試問題正解に載っています。
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