1, 2, 3, 4, 5, 6の番号をつけた6枚のカードがあり、片面は白, 片面は赤に塗られている. はじめは, 1, 2, 3 のカードは白い面が表になるように, 4, 5, 6のカードは赤い面が表になるように置かれている. サイコロを振って出た目の番号のカードを裏返す試行を繰り返す. 2n 回(偶数回)の試行後,白い面が表になっているカードの枚数について,3枚である確率を Pn, 1枚である確率を Qn, 5 枚である確率Rn とする. (1) P1, R1, Q1を求めよ. (2 n≧2に対して,Pn, Qn, Rn を求めよ. (3) lim(n→∞) Pnを求めよ.
(1)はサイコロのます目の図を書いて求めたんですけど、(2)からどのようにして求めればいいのかわかりません。詳しい解説よろしくお願いします。
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No.78461 - 2021/09/25(Sat) 19:51:55
| ☆ Re: 数A / X | | | (2) 条件から偶数回の試行を何回繰り返しても 白い面の枚数は奇数 であることに注意して {P[n]},{Q[n]},{R[n]}についての漸化式 を立てます。
まず{P[n]}について。 P[n+1]={(5/6)(2/6)+1/6}P[n]+(3/6)(2/6)Q[n] 整理をして P[n+1]=(4/9)P[n]+(1/6)Q[n] (A) 次に{Q[n]}について。 Q[n+1]=(5/6)(4/6)P[n]+2(3/6)(4/6)Q[n]+(5/6)(4/6)R[n] 整理をして Q[n+1]=(5/9)P[n]+(2/3)Q[n]+(5/9)R[n] (B) 最後に{R[n]}について。 R[n+1]=(3/6)(2/6)Q[n]+{1/6+(5/6)(2/6)}R[n] 整理をして R[n+1]=(1/6)Q[n]+(4/9)R[n] (C) (A)(B)(C)を(1)の結果である P[1]=1/6 (D) Q[1]=2/3 (E) R[1]=1/6 (F) の下での連立漸化式として解きます。 (A)-(C)より P[n+1]-R[n+1]=(4/9){P[n]-R[n]} ∴P[n]-R[n]={P[1]-R[1]}(4/9)^(n-1) =0 ∴R[n]=P[n] (G) (G)と全確率=1により 2P[n]+Q[n]=1 ∴Q[n]=1-2P[n] (H) (H)を(A)に代入すると P[n+1]=(1/9)P[n]+1/6 P[n+1]-3/16=(1/9)(P[n]-3/16) ∴P[n]=(P[1]-3/16)(1/9)^(n-1)+3/16 これに(D)を代入して(G)を使うと P[n]=R[n]=-(1/48)(1/9)^(n-1)+3/16 ∴(H)により Q[n]=(1/24)(1/9)^(n-1)+5/8
(3) (2)の結果より lim[n→∞]P[n]=3/16
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No.78463 - 2021/09/25(Sat) 21:44:17 |
| ☆ Re: 数A / 確率 | | | >>xさんへ 自分はP[1]=2/3,Q[1]=1/6,R[1]=1/6になったのですが、やはり僕が間違っているのでしょうか?
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No.78464 - 2021/09/25(Sat) 23:18:11 |
| ☆ Re: 数A / ヨッシー | | | >P[1]=2/3,Q[1]=1/6,R[1]=1/6 で合ってます。 P,Q,R の順に1枚、3枚、5枚ではないところに注意ですね。
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No.78465 - 2021/09/25(Sat) 23:37:33 |
| ☆ Re: 数A / X | | | >>確率さんへ ごめんなさい。ヨッシーさんの仰る通りです。 No.78463でP[n]とQ[n]の立場を入れ替えて 修正したものを再度アップしておきます。
(2) 条件から偶数回の試行を何回繰り返しても 白い面の枚数は奇数 であることに注意して {P[n]},{Q[n]},{R[n]}についての漸化式 を立てます。
まず全確率が1であることから P[n]+Q[n]+R[n]=1 (A) 次に{Q[n]}について Q[n+1]=(3/6)(2/6)P[n]+{(5/6)(2/6)+1/6}Q[n] 整理をして Q[n+1]=(1/6)P[n]+(4/9)Q[n] (B) 最後に{R[n]}について R[n+1]=(3/6)(2/6)P[n]+{1/6+(5/6)(2/6)}R[n] 整理をして R[n+1]=(1/6)P[n]+(4/9)R[n] (C) (A)(B)(C)を(1)の結果である P[1]=2/3 (D) Q[1]=1/6 (E) R[1]=1/6 (F) の下での連立漸化式として解きます。 (B)-(C)より Q[n+1]-R[n+1]=(4/9){Q[n]-R[n]} ∴Q[n]-R[n]={Q[1]-R[1]}(4/9)^(n-1) =0 ∴R[n]=Q[n] (G) (G)を(A)に代入して 2Q[n]+P[n]=1 ∴P[n]=1-2Q[n] (H) (H)を(B)に代入すると Q[n+1]=(1/9)Q[n]+1/6 Q[n+1]-3/16=(1/9)(Q[n]-3/16) ∴Q[n]=(Q[1]-3/16)(1/9)^(n-1)+3/16 これに(E)を代入して(G)を使うと Q[n]=R[n]=-(1/48)(1/9)^(n-1)+3/16 ∴(H)により P[n]=(1/24)(1/9)^(n-1)+5/8
注) 解答の流れから{P[n]}についての漸化式を書くべきところですが No.78463を見直すと、詳しく書いても結局 全確率=1 となる結果を導くことだけに使うことになり、過程が冗長 になるので、敢えて書かないように修正しました。
(3) (2)の結果より lim[n→∞]P[n]=5/8
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No.78469 - 2021/09/26(Sun) 10:00:05 |
| ☆ Re: 数A / 確率 | | | xさん、ヨッシーさん、お二方とも丁寧に教えていただきありがとうございました。本当に助かりました。
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No.78471 - 2021/09/26(Sun) 20:36:00 |
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