京大理系数学
'10
年乙
[6]
検討
乙
[6]
(
解答は
こちら
)
多数の項の積になる確率の対数の極限が、区分求積法によって定積分になる、という流れは、定型パターンの問題と言えると思います。本問を見ておけば、今後、類題に当たっても対処できるでしょう。
ですが、確率の考え方自体は、定型的に思わない方がよいと思います。というのは、本問のような問題で、
個の箱に
n
個のボールを入れる場合の数が、
通りになって、
通りにならないのか、わからない、
P
と
C
の違いがわからない、という、疑問を抱く方がいるからです。この場合は
通りで、別の場合では
通り、というように、パターン化して扱おう、と、発想せずに、問題ごとに考えるようにして頂きたいと思います。
くらいで具体的に見てみましょう。本問の場合、
6
個の箱
(
箱
1
〜箱
6
とします
)
があり、
3
個のボール
(A
,
B
,
C
とします
)
の各
1
個について、等しい確率
で
6
個の箱のいずれかに入ります。どの箱にも
1
個以下のボールしか入らない確率を求めることになります。だとすると、
ボールが
1
個ずつ
3
個の箱に入るとき、
6
個の箱からボールの入る
3
個の箱の選び方が
通り、
ボール
2
個が
1
個の箱に入りボール
1
個が別の
1
個の箱に入るのは、
6
個の箱からボール
2
個の入る
1
個の箱の選び方が
6
通り、その各
1
通りについて、ボール
1
個の入る箱の選び方が
5
通りで、
通り、
ボール
3
個が
1
個の箱に入るとき、
6
個の箱からボール
3
個の入る
1
個の箱の選び方が
6
通り、
求める確率は、
・・・@
と考えるのは、誤りです。というのは、
ボールが
1
個ずつ
3
個の箱に入るときの場合の数を
20
通りとしていますが、そのうちの
1
通り、例えば、箱
1
と箱
2
と箱
3
に
1
個ずつボールが入る場合と、
ボール
3
個が
1
個の箱に入るときの場合の数を
6
通りとしていますが、そのうちの
1
通り、例えば、箱
1
に
3
個のボールが入る場合とが、
同様に確からしい、とは言えないからです。
箱
1
と箱
2
と箱
3
に
1
個ずつボールが入る、とは、言っても、箱
1
に
A
,箱
2
に
B
,箱
3
に
C
が入る場合、箱
1
に
B
,箱
2
に
C
,箱
3
に
A
が入る場合、など、
6
通りの場合があるのに対し、箱
1
に
3
個のボール
A
,
B
,
C
は入る方は
1
通りしかありません。
本問では、ボール各
1
個は「どの箱に入る確率も等しいとする」という前提で考えています。「箱
1
に
A
,箱
2
に
B
,箱
3
に
C
が入る場合」と「箱
1
に
3
個のボール
A
,
B
,
C
が入る場合」であれば、同様に確からしいとは言えますが、@式の分母の
20
通りと
30
通りと
6
通りとでは、その各
1
通りが同様に確からしいとは言えないのです。
本問では、全事象は、ボール
A
の入り方が箱
1
〜箱
6
の
6
通り、ボール
B
についても
6
通り、ボール
C
についても
6
通りで、
通り、とすれば、この各
1
通りが「同様に確からしい」と言えるようになります。
そのときに、どの箱にも
1
個以下のボールしか入らない、という場合の数は、ボール
A
が箱
1
〜箱
6
の
6
個の箱のどれかに入り、ボール
B
について、ボール
A
が入らなかった箱
5
個のどれかに入り、ボール
C
について、ボール
A
,
B
が入らなかった箱
4
個のどれかに入るので、
通り、
求める確率は、
,つまり、
となります。
ですが、もし、
3
個のボールの入れ方
通りの各
1
通りが同様に確からしい、という設定の問題であれば、答えは
になります。
つまり、何を同様に確からしいと考えるか、ということによって、
通りか、
通りか、ということは違ってきます。重要なことは、事象
A
の起こる確率:
において、分母と分子すべてにわたって、何を同様に確からしいとしているか、という考え方が揃っている、ということです。
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