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上智大学 2013年度 学部学科試験経済学科数学 第3問

点 P(m,n) は原点から出発し,1回ごとに
(m+1,n+1) または (m+1,n−1) へ進む。L={(x,−2)∣0≦x≦9},U={(x,4)∣0≦x≦9},S={(9,y)∣−2<y<4}のいずれかに到達した時点で停止する。

(1) U 上の点 (6,4),(8,4) に到達して停止する経路数を求めよ。
(2) 壁 L に到達して停止する経路の総数を求めよ。
(3) 上下それぞれへ進む確率が 1/2 のとき,
壁 L および壁 S で停止する確率を求めよ。

難易度6/ 10計算量5/ 10目安26分

確率、場合の数 数え上げ、余事象、状態分類

方針

上昇・下降の並びとして経路を数える。
目的点より前に別の壁へ到達する並びを除外する。
確率は経路長ごとに (1/2)m を掛け,
壁 S は全確率から上下の壁の確率を引く。

解答

(1) (6,4) では最後の2歩が上昇なので,
残る4歩の下降1回の位置を選び4通り。
(8,4) は一旦15通りと数え,先に U に当たる2経路を除いて13通り。

(2) 停止点 (2,−2),(4,−2),(6,−2),(8,−2) ごとの経路数は
それぞれ 1,2,5,14。合計22通り。

(3) 壁 L の確率は2−2+2⋅2−4+5⋅2−6+14⋅2−8=65/128。
同様に壁 U の確率は2−4+4⋅2−6+13⋅2−8=45/256。
したがって壁 S の確率は
1−65/128−45/256=81/256。

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出典: 上智大学 2013年度 経済学科数学(大学公式の問題PDF)。問題文はHTML表示のために再入力・数式組版しています。