質問<3461>2006/11/9
from=なおひ
「確率の問題」


1つのサイコロを4回投げて、出た目の数を順にx1,x2,x3,x4 とする。

(1)x1<x2<x3となる確率を求めよ。

(2)x1<x2かつx3≧x4となる確率を求めよ。 

(3)x(k)≧x(k+1)となる最小の自然数kの期待値を求めよ。
  但し、x1<x2<x3<x4のときはk=4と定める。

(1)5/27 (2)35/144
と出ました。(答えにあまり自信はありません。)
(3)が解りません。ご指導お願いします。

★希望★完全解答★

お便り2006/11/11
from=wakky


(1)
12●の形は4通り
13●の形は3通り
14●の形は2通り
15●の形は1通り
などと数え上げていくと
(4+3+2+1)+(3+2+1)+(2+1)+1=20通り
よって求める確率は
20/6^3=20/216=5/54・・・(答)

(2)
①x1<x2となる確率は
  x1=1のときは5通り
  x1=2のときは4通り
  ・・・・・・・・・・・・・・・・・
  x1=5のときは1通り  の計15通り
  よってその確率は
  15/36=5/12

②x3≧x4となる確率は
  x1=1のときは1通り
  x1=2のときは2通り
  ・・・・・・・・・・・・・・・・・
  x1=6のときは6通り  の計21通り
  よってその確率は
  21/36=7/12

①の場合と②の場合は独立(互いに影響を受けない)から
求める確率は
(5/12)×(7/12)=35/144・・・(答)

(3)
k=4とき
 x1<x2<x3<x4 だから
 そのようになる確率は
 123●の形は3通り
 124●の形は2通り
 125●の形は1通り
 134●の形は2通り
 135●の形は1通り
 145●の形は1通り
 234●の形は2通り
 235●の形は1通り
 245●の形は1通り
 345●の形は1通り  の計15通りだから
 15/6^4=5/432

k=3のとき
 x1<x2<x3≧x4 だから
 例えば(1)における12●の形の4通りはx3=3,4,5,6の場合だから
 3+4+5+6=18通りある。
 このように考えるとk=3となるのは
 (3+4+5+6)+(4+5+6)+(5+6)+6
+(4+5+6)+(5+6)+6
+(5+6)+6
+6 = 105通り
 よってk=3となる確率は
 105/6^4=35/432

k=2のとき
 x1<x2≧x3 だから
 例えば(2)におけるx1=1のときの5通りは、x2=2,3,4,5,6の場合だから
 2+3+4+5+6=20通りある。
 このように考えるとk=2となるのは
 (2+3+4+5+6)+(3+4+5+6)+(4+5+6)
+(5+6)+6= 70通り
 よってk=2となる確率は
 70/6^3=35/108

k=1のとき
 x1≧x2 だから
 6+5+4+3+2+1=21通りで
 k=1となる確率は
 21/6^2=7/12

以上から求めるkの期待値は
4×(5/432)+3×(35/432)+2×(35/108)+1×(7/12) 

=73/48・・・(答)

(2)がk=3の場合であると考えそうになるかもしれませんね。
1654という順に目が出ると、(2)条件は満たしますが、k=2のケースになります。