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記事No.60886に関するスレッドです

条件付き確率 / Qちゃん
xy座標平面において、原点Oから出発し、コインを投げ、表が出たらx軸正の方向に1移動し、裏が出たらy軸正の方向に1進むこととする。ただし表が出る確率をpとする。2m回の試行の後、(m,m)に至った時、(m,m)に至るまでに直線y=x上の点を通らなかった確率を求めよ。

y=xを通らないという条件をどのように扱えばいいのかさっぱりわかりません。よろしくお願いします。

No.60864 - 2019/08/23(Fri) 12:41:34

Re: 条件付き確率 / らすかる
(1,0)から(m,m-1)までy=xに触れずに進む経路数は、
(1,0)から(m,m-1)まで進む全経路数(2m-2)C(m-1)から
y=xに触れて(m,m-1)まで進む経路数を引けば求まります。
y=xに触れて(m,m-1)まで進む経路数は、
y=xに最初に触れた後の経路をy=xに関して反転すれば
(m-1,m)に到着することになりますので、
(2m-2)C(m-2)となります。
よって(1,0)から(m,m-1)までy=xに触れずに進む経路数は
(2m-2)C(m-1)-(2m-2)C(m-2)=(1/m)(2m-2)C(m-1)となりますので、
途中でy=xに触れずに進む全経路数は
(0,1)から(m-1,m)までy=xに触れずに進む経路数と合わせて
(2/m)(2m-2)C(m-1)通りということになります。
(0,0)から(m,m)まで進む全経路数は(2m)C(m)通りですから、
求める確率は
{(2/m)(2m-2)C(m-1)}/{(2m)C(m)}=1/(2m-1)
となります。
(m=1の場合も正しく確率1になっています。)

No.60869 - 2019/08/23(Fri) 14:16:45

Re: 条件付き確率 / Qちゃん
いつもご回答いただき、ありがとうございます。

理解が遅くて大変申し訳ないのですが、今回もどうしてもわからないところがあります。

5行目と6行目と7行目のy=xに触れて(m,m-1)まで進む経路数はy=xに触れたあとの経路をy=xに関して反転すれば(m-1,m)に到着することになる、のところがどうも理解できないです。反転すればx座標とy座標が入れ替わることはわかりますが、なぜ反転させていいのかわからないです。なぜ反転をお考えになられたのでしょうか?

あと確率pが登場しないのは何故ですか?

No.60883 - 2019/08/23(Fri) 22:01:59

Re: 条件付き確率 / らすかる
ちょっと経路の形が違いますが、以前作った図を使って説明します。
下の図で「AからBまで赤線に触れずに行く経路の数」を求める場合、
AからBに行く総数から赤線に触れる経路の数を引くわけです。
赤線に触れる経路、例えば
右上上右上上上右右右上右
では6番目の「上」で赤線に触れますが、
これ以降、すなわち7番目以降を赤線に関して反転します。つまり進み方が
右上上右上上右上上上右上
となり、B'に到達する経路になります。
このように
「最初に赤線に触れた後を反転してB'に行く経路」は
「AからB'に普通に行く経路」の一つであり、逆に
「AからB'に普通に行く経路」について
最初に赤線に触れた後の経路を反転すれば、
「赤線に触れてBに到達する経路」の一つになります。
よって、
「Aから赤線に触れてBに到達する経路」と
「AからB'に行く経路」は
完全に一対一に対応しますので、
(Aから赤線に触れてBに到達する経路の数)=(AからB'に行く経路の数)
となります。
従って
(AからBまで赤線に触れずに行く経路の数)
=(AからBに行く全経路数)−(Aから赤線に触れてBに到達する経路の数)
=(AからBに行く全経路数)−(AからB'に行く経路の数)
=12C6−12C4
と求まります。

元の質問の場合は始点・終点と赤線の位置が違いますが、
考え方は全く同じです。

もしわかりにくければ、「カタラン数」で検索すると
同様の説明が多数のサイトにありますので参考にしてみて下さい。
例えば↓これらのサイトです。
http://aozoragakuen.sakura.ne.jp/taiwa/taiwasen/node10.html
http://maicommon.ciao.jp/ss/dscrtMath2/Cataran/index.htm

確率pが登場しないのは、
原点から(m,m)までの各経路の確率が
すべて{p(1-p)}^mで同一であるためです。
全経路の確率が同一であれば、
(求める確率)
=(途中でy=xに触れない経路の数)/(全経路数)
のようにpと関係なく求まりますね。

No.60886 - 2019/08/23(Fri) 22:57:23

Re: 条件付き確率 / Qちゃん
やっと理解できました。もの凄いアイデアすね。ありがとうございました。助かりました。
No.60920 - 2019/08/25(Sun) 05:04:37