慶大理工数学'08年[A2]

(1) さいころを続けてn回投げるとき、6の約数の目が奇数回出る確率をとする。たとえば、=,= カ である。のときとの間には= キ という関係式が成り立つ。これよりnを用いてをあらわすと=である。
(2) さいころを続けて100回投げるとき、1の目がちょうどk回 ()出る確率はであり、この確率が最大になるのはk= コ のときである。
次に、さいころを続けてn回投げるとき、1の目がちょうどk回 ()出る確率を考える。nを固定したとき、この確率を最大にするようなkの値が2個存在するための必要十分条件は、nを サ で割ったときの余りが シ となることである。


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解答 この問題も[A1]と同様、平凡な頻出パターンの問題です。(コ)はk回出る確率と回出る確率の比を考えます。

(1)(カ) さいころを2回投げて、6の約数の目が奇数回出るのは、1回目に1,2,3,6が出て、2回目に4,5が出るか、1回目に4,5が出て、2回目に1,2,3,6が出る場合で、その確率は、
......[答]

(キ) n回目までで、6の約数の目が奇数回出るのは、
(i) 回目までで、6の約数の目が奇数回出て、n回目に4,5が出る、か、
(ii) 回目までで、6の約数の目が偶数回出て、n回目に1,2,3,6が出る、
場合です。
(i)の確率は、 (独立事象の確率を参照)
(ii)の確率は、
(i)と(ii)は排反なので、
∴、
......[答] ・・・�@ (2項間漸化式を参照)

(ク) �@のとをαと置き換えると、
 ・・・�A
∴
�@−�Aより、
よって、は、初項:,公比:の等比数列。
∴

∴ ......[答]

(2)(ケ) さいころを100回投げて、1の目がちょうどk回()出る確率は、
 (反復試行の確率を参照)
......[
答]

(コ)
 ・・・�B
とすると、
∴

�Bにおいて等号成立はのとき(kは自然数なので、こういうことは起こらない)だけで、だから、
これより、が最大になるのは、 ......[答] のとき。

(サシ) さいころをn回投げて、1の目がちょうどk回()出る確率は、

とすると、
∴
 ・・・�C
�Cの等号が成り立つ
kの値が存在しない場合、として、
このときは、を最大にするkの値は1個しかありません。
�Cの等号が成り立つ
kの値が存在する場合、として、
このときは、を最大にするkの値は、の2個あります。
従って、を最大にする
kの値が2個存在するための必要十分条件は、
,つまり、
nを6で割ったときの余りが5となることです。
よって、
(サ)は6,(シ)は5 ......[答]


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