名古屋市立大学/2024年度/前期

2名古屋市立大学 2024年 数学 第2問解答・解説

場合の数と確率

1問題

名古屋市立大学2024年度第2問
袋が2つあり、どちらにも赤玉が2個、青玉が4個、白玉が4個入っている。また、赤玉が1個と青玉が1個の合計2個の玉が入った箱 AA と、玉が入っていない空の箱 BB がある。この準備のもとで、次の操作1、操作2、操作3、操作4を順に1回ずつ行う。

操作1 2つの袋から玉を1個ずつ取り出し、この2個の玉を箱 BB に入れる。

操作2 箱 BB から玉を1個取り出し、玉の色を記録してから箱 BB に戻す。

操作3 再び箱 BB から玉を1個取り出し、玉の色を記録してから箱 BB に戻す。

操作4 箱 AA と箱 BB から玉を1個ずつ取り出す。

次の問いに答えよ。

(1) 操作1を行ったとき、箱 BB に赤玉が1個だけ入っている確率と、赤玉が2個入っている確率をそれぞれ求めよ。

(2) 操作3まで行って記録された玉の色がいずれも赤であったとき、箱 BB に赤玉が1個だけ入っている確率と、赤玉が2個入っている確率をそれぞれ求めよ。

(3) 操作3まで行って記録された玉の色がいずれも赤であったとき、操作4で赤玉と青玉が1個ずつ取り出される確率を求めよ。

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
  • (1)
    825,125\frac{8}{25}, \frac{1}{25}
  • (2)
    赤1個:23\frac{2}{3}; 赤2個:13\frac{1}{3}
  • (3)
    5/125/12

3解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

(1) 操作1後の箱BBの2個は、二つの袋からの独立な抽出で、それぞれ赤である確率は210=15\dfrac{2}{10}=\dfrac{1}{5}。よって
P(1個だけ赤)=2⋅15⋅45=825,P(2個赤)=(15)2=125. P(\text{1個だけ赤})=2\cdot\frac15\cdot\frac45=\frac8{25},\qquad P(\text{2個赤})=\left(\frac15\right)^2=\frac1{25}.

(2) 箱BBに赤がrr個あるとき、操作2・3で続けて赤が記録される確率は(r/2)2(r/2)^2。従ってベイズの定理から
PE(r=1):PE(r=2)=825⋅14:125⋅1=2:1, P_{E}(r=1):P_{E}(r=2)=\frac8{25}\cdot\frac14:\frac1{25}\cdot1=2:1,
よって確率はそれぞれ2/32/3、1/31/3。

(3) 箱BBの初期組成を赤赤、赤青、赤白などで分ける。EE(2回とも赤記録)を与えると、箱BBの組成が赤赤、赤青、赤白である各事後確率は13\dfrac{1}{3}(青白・白白・赤以外の組成はEEの確率00)。従って操作4のBB側抽出が赤である確率は13+16+16=23\frac13+\frac16+\frac16=\frac23、青である確率は16\frac16。箱AAは赤1個・青1個なので抽出色は各1/21/2であり、1個ずつ赤青となる確率は
12⋅16+12⋅23=512. \frac12\cdot\frac16+\frac12\cdot\frac23=\frac5{12}.

操作1後の箱BBの組成を確率変数とし、操作2・3の観測事象の尤度を組成ごとに掛ける。問(3)では赤数だけでなく、非赤玉が青か白かも条件付き分布に残るため、事後の組成を赤赤・赤青・赤白に分けてから操作4を計算する。

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

  • 独立試行
  • ベイズの定理
  • 組成ごとの場合分け

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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