山形大学/2022年度/前期

1山形大学 2022年 数学 第1問解答・解説

難易度勝負 レベル 4/10 目安 20分編集部の評価

対象人文社会・理・医・農 共通医学科も解く

1問題

山形大学2022年度第1問
【1】 右図のような正方形の区画から構成される道路があり、点A\mathrm{A}を出発地点とする。「北」、「東」、「その場に留まる」と書かれた33枚のカードから無作為に11枚を引き、「北」を引いたら北に向かって11区画進み、「東」を引いたら東に向かって11区画進み、「その場に留まる」を引いたらその場に留まる。ただし、カードの指示通り移動できない場合にはその場に留まるとする。その後、引いたカードはもとに戻す。この操作を繰り返すとき、次の問に答えよ。

(1) 33回操作を繰り返したとき、点B\mathrm{B}にいる確率を求めよ。

(2) 55回操作を繰り返したとき、点C\mathrm{C}を通って点D\mathrm{D}にいる確率を求めよ。

(3) 55回操作を繰り返したとき、点B\mathrm{B}を通らずに点D\mathrm{D}にいる確率を求めよ。

(4) 66回操作を繰り返したとき、点D\mathrm{D}にいる確率を求めよ。

(5) 77回操作を繰り返したとき、点B\mathrm{B}、C\mathrm{C}、D\mathrm{D}のうち22つを通って点E\mathrm{E}にいる確率を求めよ。
保存された問題原図(掲載用の切抜き・配置は未確定)

出典:山形大学 2022年度 前期 数学 第1問

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
    19\frac19。
  • 2
    1243\frac1{243}。
  • 3
    4243\frac4{243}。
  • 4
    20243\frac{20}{243}。
  • 5
    142187\frac{14}{2187}。

3解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

(1)

図を格子座標で A=(0,0)A=(0,0)、B=(2,1)B=(2,1)、C=(3,0)C=(3,0)、D=(3,2)D=(3,2)、E=(4,3)E=(4,3) と読む。東西は 44 区画、南北は 33 区画である。
33 回で BB に達するには東 22 回・北 11 回の 33 移動が必要で、「留まる」は使えない。並べ方は 3C1=3{}_{3}\mathrm{C}_{1}=3 通りである。
各カード列は 133\frac1{3^3} の確率なので 327=19\frac3{27}=\frac19 である。

(2)

DD に達する最短移動は東 33 回・北 22 回でちょうど 55 回である。
55 回で CC を通り DD にいるには、C=(3,0)C=(3,0) まで東東東、その後 DD まで北北という 11 列しかない。
したがって確率は 135=1243\frac1{3^5}=\frac1{243} である。

(3)

55 回で DD へ達するカード列は東 33 回・北 22 回の 5C2=10{}_{5}\mathrm{C}_{2}=10 通りである。
このうち BB を通る列は、AA から BB まで東 22 回・北 11 回が 3C1=3{}_{3}\mathrm{C}_{1}=3 通り、BB から DD まで東 11 回・北 11 回が 22 通りなので 66 通りである。
よって BB を通らないのは 10−6=410-6=4 通りで、確率は 435=4243\frac4{3^5}=\frac4{243} である。

(4)

D=(3,2)D=(3,2) は境界 x=4,y=3x=4,y=3 に達していない。北または東へ動くと座標は戻らないため、途中でこれらの境界を越えてから DD へ戻ることもない。
したがって 66 回で DD にいるには、東 33 回・北 22 回と「留まる」11 回のカードを引くしかない。
その並べ方は 6!3!2!1!=60\frac{6!}{3!2!1!}=60 通りである。確率は 6036=20243\frac{60}{3^6}=\frac{20}{243} である。

(5)

AA から E=(4,3)E=(4,3) まで最短で 77 移動必要なので、77 回操作で EE にいる列は東 44 回・北 33 回で、停留カードも移動不能による停留もない。
B=(2,1)B=(2,1) と C=(3,0)C=(3,0) は、東・北だけの経路では両方を通れない。したがって 33 点のうち 22 つを通るのは B,DB,D を通る場合か C,DC,D を通る場合のみで、両者は排反である。
B,DB,D を通る列は (A→B)(A\to B) の 33 通り、(B→D)(B\to D) の 22 通り、(D→E)(D\to E) の 22 通りを掛けて 1212 通りである。
C,DC,D を通る列は (A→C)(A\to C) の 11 通り、(C→D)(C\to D) の 11 通り、(D→E)(D\to E) の 22 通りを掛けて 22 通りである。
合計 1414 通りなので 1437=142187\frac{14}{3^7}=\frac{14}{2187} である。

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。

答えと解答は編集部が AI で作成したもので、大学が公表したものではありません。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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この問題について

山形大学の2022年度(前期)の数学は全6問で、この問題は第1問です。問題に図がついています。

難易度は全大学共通の物差しでレベル4(目安20分)、この大学の中では「勝負」です。この年度の評価済みの6問の中で、いちばん易しい問題です。

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