岐阜大学/2026年度

1岐阜大学 2026年 数学 第1問解答・解説

場合の数と確率

1問題

岐阜大学2026年度第1問
袋に1から5までの整数が1つずつ書かれた5つの玉①、②、③、④、⑤が入っている。このとき以下の手順で得点を決める。

(i) この袋から玉を1つ取り出す。その玉に書かれた数を a1a_1 とする。

(ii) 取り出した玉を戻さずに、袋から玉を再び取り出す。このとき玉に書かれた数を a2a_2 とする。

(iii) 袋の中の玉がなくなるまで同様に取り出し、出た玉に書かれた数を順に a3a_3、a4a_4、a5a_5 とする。

(iv) kk を1から4の整数とする。すべての kk について ak<ak+1a_k<a_{k+1} ならば、得点を5とする。そうでない場合、ak>ak+1a_k>a_{k+1} となる最小の kk を得点とする。
例えば、a1=1a_1=1、a2=3a_2=3、a3=2a_3=2、a4=4a_4=4、a5=5a_5=5 のとき、a1<a2a_1<a_2、a2>a3a_2>a_3 なので得点は2である。また、a1=2a_1=2、a2=3a_2=3、a3=4a_3=4、a4=5a_4=5、a5=1a_5=1 のとき、得点は4である。以下の問に答えよ。

(1) 得点が5となる確率を求めよ。

(2) 得点が4以上となる確率を求めよ。

(3) 得点が3以上となる確率を求めよ。

(4) 得点が3となる確率を求めよ。

(5) 得点の期待値を求めよ。

まずは自分で解いてみましょう。解けたら「答え」、詰まったら「解答」で確かめられます。

タイマー

15:00

2答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる

3解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

全ての玉は異なるので、結果は 5!=1205!=120 通りの順列で等確率である。得点を SS とする。

S≧rS\geqq r となるのは、最初の rr 個が昇順 a1<a2<⋯<ara_1<a_2<\cdots<a_r となるときである。最初の rr 個に使う数を選ぶと順序は昇順に定まり、残りの 5−r5-r 個は自由に並ぶから、
N(S≧r)=5Cr (5−r)!,P(S≧r)=5Cr (5−r)!120.N(S\geqq r)={}_{5}\mathrm{C}_{r}\,(5-r)!,\qquad P(S\geqq r)=\frac{{}_{5}\mathrm{C}_{r}\,(5-r)!}{120}.

事象該当する順列数確率S≧25C2 3!=6012S≧35C3 2!=2016S≧45C4 1!=5124S≧55C5 0!=11120\begin{array}{c|c|c}\text{事象}&\text{該当する順列数}&\text{確率}\\\hline S\geqq2&{}_{5}\mathrm{C}_{2}\,3!=60&\dfrac12\\S\geqq3&{}_{5}\mathrm{C}_{3}\,2!=20&\dfrac16\\S\geqq4&{}_{5}\mathrm{C}_{4}\,1!=5&\dfrac1{24}\\S\geqq5&{}_{5}\mathrm{C}_{5}\,0!=1&\dfrac1{120}\end{array}

(1) P(S=5)=P(S≧5)=1120P(S=5)=P(S\geqq5)=\dfrac{1}{120}。

(2) P(S≧4)=124P(S\geqq4)=\dfrac{1}{24}。

(3) P(S≧3)=16P(S\geqq3)=\dfrac16。

(4) P(S=3)=P(S≧3)−P(S≧4)=16−124=18P(S=3)=P(S\geqq3)-P(S\geqq4)=\dfrac16-\dfrac1{24}=\dfrac18。

期待値の計算に必要な得点の確率は次のとおり。
P(S=1)=1−P(S≧2)=12P(S=1)=1-P(S\geqq2)=\dfrac12、P(S=2)=P(S≧2)−P(S≧3)=13P(S=2)=P(S\geqq2)-P(S\geqq3)=\dfrac13、P(S=3)=18P(S=3)=\dfrac18、P(S=4)=P(S≧4)−P(S≧5)=130P(S=4)=P(S\geqq4)-P(S\geqq5)=\dfrac1{30}、P(S=5)=1120P(S=5)=\dfrac1{120}。

(5) E[S]=1⋅12+2⋅13+3⋅18+4⋅130+5⋅1120=10360E[S]=1\cdot\dfrac12+2\cdot\dfrac13+3\cdot\dfrac18+4\cdot\dfrac1{30}+5\cdot\dfrac1{120}=\dfrac{103}{60}。

読み終えたら解答を閉じて、もう一度自分の手で解いてみましょう。

この問題で使う考え方

  • 順列の相対順序

答えと解答は AI で作成したものです。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

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