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1 確率の基本 解説 数学 A で習う確率の初めの部分は, 中学校の復習になっている. 確率の定義 例 くじで当たる確率を求めるときに, 当たりかはずれかどちらかだから, 当たる確率は 分の などと雑な議論をしてはいけない. 図 のように,5 本のくじの中に当たりくじが 本入っているときに, 本引いて当たる確率は, 次のように求められる. 図 くじの出方の全体の場合の数は N5 当たりくじが出る場合の数は どのくじの出方も 同様に確からしい から, 確率は p 確率は, すなわち,( 部分の数 ) ( 全体の数 ) で求められ N るが, この計算で確率が求められるのは, 全体の数を構成している各々の場合が 同様に確からしい 場合だけである. すなわち, この問題で全体の場合の数を 当たる はずれる の N 通り, 当たる 場合 通りとすると, 全体の場合の数を構成している個々の場合 当たる はずれる が同じ確からしさで起こっていない. だから, は確率にならない. N これに対して, どのくじも同じように出るから, 全体の場合の数を N5 通り, 当たりくじが出る場合の数を 通りとすると, N 5 は確率を表わす. 要約 ある試行で起こりうる全体の場合の数が N 通りで, 各々の起こり方が同様に確からしいとき, ある事柄が起こる場合の数が 通りならばその確率は p N 5 記号と用語 試行 同じ条件で繰り返すことができ, その結果が偶然によって決まる実験や観察 ( 上の例 では, くじを引くこと ) 事象 試行の結果起こる事柄 ( 上の例 では, 当たりくじが出ること ) 全事象 試行で起こる結果の全体 全事象は全体集合 U で表わされる. このとき, 各々の事象は U の部分集合として A, B などの集合で表わされる. 全事象を構成している個々の事象の起こり方が 同様に確からしい とき, 事象 A の起こる確率は U の要素数に対する A の要素数の比率で定義される. p (A) (U) N 例 では N(U)5 (A) p (A) (U) 5 となっている. 例 個のさいころを投げるとき,4 以上の目が出る確率 ( 解答 ) 起こりうるすべての場合の数は N6 ( 各々, 同様に確からしい ) 4 以上の目が出る場合の数は 3 p 3 6 例 3 枚の硬貨を投げるとき, 表が 枚裏が 枚出る確率 ( 解答 ) 起こりうるすべての場合の数は N4 ( 各々, 同様に確からしい ) 表 枚裏 枚が出る場合の数は p 4 この問題で, 表の出方は, 枚, 枚,0 枚の3 通り あって, 問題に合うのが 通り, p 3 としてはいけない. 順列 組合せ 場合の数 では, 異なる 個のものがある問題も, 同じものが 個ある問題も扱うが, 確率の計算では, 目に見える程度の大きさのものには区別があるとする.( 造幣局がどんなに正確に硬貨を作っても各々の硬貨には区別があるとする.) この問題では, 表が 枚出るのは 通りと数える. [ さいころの確率 ] 問題. 大小 つのさいころを同時に投げるとき, 出た目の和が 5 になる確率を求めよ. 問題. 大小 つのさいころを同時に投げるとき, 出た目の積が 3 の倍数になる確率を求めよ.

2 和 起こり得るすべての場合の数は N 通りで, どの場合も同様に確からしい 目の和が5となる場合は 4 通りだか ら 起こり得るすべての場合の数は N36 通りで, どの場合も同様に確からしい. 目の積が 3 の倍数になる場合は 0 通りだから 積 問題.3 赤青 個のさいころを同時に投げるとき, 出た目の最大値が 5 になる確率を求めよ. 起こり得るすべての場合の数は N6 36 通りで, どの場合も同様に確からしい. 最大値が5 (5 以下が出る )-(4 以下が出る ) だから 最大 以下の目が出るだけでなく, 実際に 5 の目が出ていなければならない. 図のように少なくとも つは 5 の目となる場合の数を数える. [ 硬貨の確率 ] 問題. 3 枚の硬貨を同時に投げるとき, 表が 枚出る確率を求めよ. 問題. 枚の硬貨を 4 回投げるとき, 表が 回以上連続して出る確率を求めよ. 起こり得るすべての場合の数は N 8 通り表が 回出るのは ( 表 )( 表 )( 裏 ) ( 表 )( 裏 )( 表 ) ( 裏 )( 表 )( 表 ) の 3 通り 3 4 起こり得るすべての場合の数は N 6 通り表が連続して 回出るのは ( 表 )( 表 )( 裏 )( 裏 ) ( 裏 )( 表 )( 表 )( 裏 ) ( 裏 )( 裏 )( 表 )( 表 ) ( 表 )( 表 )( 裏 )( 表 ) ( 表 )( 裏 )( 表 )( 表 ) の 5 通り表が連続して 3 回出るのは ( 表 )( 表 )( 表 )( 裏 ) ( 裏 )( 表 )( 表 )( 表 ) の 通り表が連続して 4 回出るのは ( 表 )( 表 )( 表 )( 表 ) の 通り以上から, 表が 回以上連続して出る場合の数は 8 通り 問題.3 枚の硬貨を何回も投げて, 表が 回出たところで終わるものとする.4 回投げたときに終りになる確率を求めよ.

3 4 回投げて起こり得るすべての場合の数は N 6 通り 3 回までに表 回出て,4 回目に表が出るのは ( 表 )( 裏 )( 裏 )( 表 ) ( 裏 )( 表 )( 裏 )( 表 ) ( 裏 )( 裏 )( 表 )( 表 ) の 3 通り以上から,4 回投げたときに終りになる場合の数は 3 通り 4 [ くじ引きの確率 ] 問題 3. 0 本のくじの中に当たりくじが 3 本入っている. 同時に 本引くとき 本とも当たりとなる確率を求めよ. 問題 3. 5 本のくじの中に当たりくじが 本入っている. 同時に 本引くとき少なくとも 本当たる確率を求めよ. 0 本のくじの中から同時に 本引く場合の総数は 0C 45 通り当たりくじを 本引く場合の数は C 3 通り 3 5 本のくじの中から同時に 本引く場合の総数は 5C 0 通り 本ともはずれの場合の数は 3C 3 通り少なくとも 本当たる場合の数は 0 37 通り 少なくとも 本当たる場合の数は,( 総数 ) ( 全部はずれ ) で求められる. 素朴に, 本当たる場合と 本当たる場合を求めると次の通り. 本当たる場合が 36 通り, 本当たる場合は, C 通り, 計 7 通り 問題 本のくじの中に当たりくじが 本入っている. 本ずつ引き, 引いたくじはもとに戻さないとき, 本とも当たる確率を求めよ. 5 本のくじの中から 回引く場合の総数は N 5P 0 通り 番目のくじが当たりとなる場合の数は 通り ( 次に4 本のうち 本が当たりくじになっているとき ) 番目に当たる場合の数は 通り 通り 総数を順列で数えるときは, 場合の数も順列で数える. [ 赤玉 白玉の確率 ] 問題 4. 袋の中に赤玉が 3 個白玉が 個入っている. この中から同時に 3 個取り出すとき, 赤玉 個白玉 個が出てくる確率を求めよ. 問題 4. 袋の中に赤玉 個, 白玉 個, 青玉 個の計 6 個が入っている. この中から同時に 個取り出すとき, 赤玉と白玉が つずつ出てくる確率を求めよ.

4 合計 5 個の玉から3 個取り出す場合の総数は 5C 30 通り赤玉 個白玉 個を取り出す場合の数は C C 6 通り 3 合計 6 個の玉から 個取り出す場合の総数は 6C 5 通り赤玉 個と白玉 個を取り出す場合の数は C C 4 通り 問題 4.3 袋の中に赤玉 個, 黄玉 個, 緑玉 個の計 6 個が入っている. この中から 個ずつ 3 回取り出すとき, 緑黄赤の順に出てくる確率を求めよ. ただし, 取り出した玉は元に戻さない. 合計 6 個の玉から順に3 個取り出す場合の総数は N 6P 通り 番目に緑を取り出す場合の数は 通り各々, 番目に黄を取り出す場合の数は 通り各々,3 番目に赤を取り出す場合の数は 通り 8 通り 総数を順列で数えるときは, 場合の数も順列で数える. [ 順列の確率 ] 問題 5. A, B, C, D, E の 5 人がくじ引きで 列に並ぶとき,A, B が隣り合う確率を求めよ. 問題 5. A, B, C, D, E の 5 人がくじ引きで横 列に並ぶとき,A が B よりも左にいる確率を求めよ. 5 人の並び方の総数は 5P 50 通り A, B が隣り合う並び方は 4!!48 通り 5 人の並び方の総数は N 5P 50 通り AがBよりも左に並ぶために,5つの座席のうちC,D,Eが並ぶ座席を決めれば,A,Bは決まる.Cの座席の決め方 5 通り, 各々 Dの座席の決め方 4 通り,Eの座席の決め方 3 通り, 60 通り, A が B よりも左に並ぶ場合の数は ( ACDBE など ) B が A よりも左に並ぶ場合の数 ( BCDAE など ) と同数あるから, 問題 5.3,, 3, 4, 5 の 5 個の整数から 3 個取ってきて 列に並べるとき,3 桁の奇数になる確率を求めよ.

5 3 個並べる並べ方の総数は N 通りそのうち奇数となる並べ方は, の位の決め方が 3 通り, 各々百の位, 十の位の決め方は 4 3 通り, 結局,3 桁の奇数は 通り [ 方程式の解などの確率 ] 問題 6. 個のさいころを 回投げ, 回目に出た目を a, 回目に出た 目を b とする.x が, 次方程式 x ax+b0 の解となる確率を求めよ. 問題 6. 赤, 青, 黄色の 3 個のさいころを同時に振り, 赤のさいころの出た目の数を x, 青のさいころの出た目の数を y, 黄のさいころの出た目の数を z とするとき,x+yz となる確率を求めよ. x が, 次方程式 x ax+b0 の解となるのは, a+b0 すなわち a b のとき 図より N36, 5 ab 目の出方の総数は N6 通り x+yz となる場合の数を数えると ) z のとき, なし. ) z のとき, 通り 3) z3 のとき, 通り 4) z4 のとき,3 通り 5) z5 のとき,4 通り 6) z6 のとき,5 通り 7) z 7 のとき, なし. x+yz となる場合の数は 5 通り. 3 x+y 問題 6.3 個のさいころを 回投げ, 回目に出た目を a, 回目に出た 目を b とする. 次方程式 x +ax+b0 が実数解をもつ確率を求めよ. 目の出方の総数は N6 通り判別式 Da 4b 0 となる場合の数は 9 通り 判別式を習っていないときは, 次の考え方を参考にせよ. x +ax+b0 の解は ( 解の公式により ) a/b

6 これは, 根号内 a 4b 0 のとき実数解を持つ. [ じゃんけんの確率 ] 問題 7. A,B,C の 3 人でじゃんけんを 回するとき, あいことなる確率を求めよ. 問題 7. A,B,C,D の 4 人でじゃんけんをするとき, 回で 人の勝者が決まる確率を求めよ. 3 人の手の出し方の総数は N3 通りア ) 3 人が同じ手を出す場合の数は 3 通りイ ) 紙 ( パー ) 石 ( グー ) 鋏 ( チョキ ) の 3 種類が出る場合の数は 3! 通りア ) イ ) よりあいことなるのは 9 通り 3 4 人の手の出し方の総数は N3 通り勝者の手の出し方は 3 通り ( グチパ ) 各々敗者 3 人の手の出し方は 通り ( グに対してチ, チに対してパ, パに対してグ ) 各々勝者の決め方は 4 通り ( グ A など ) 以上より, 人の勝者が決まるのは 通り 4 問題 7.3 A,B,C,D,E の 5 人でじゃんけんをするとき, 回で 3 人の勝者が決まる確率を求めよ. 5 人の手の出し方の総数は N3 通り勝者 3 人の手の出し方は 3 通り ( グチパ) 各々敗者 人の手の出し方は 通り ( グに対してチ, チに対してパ, パに対してグ ) 各々勝者の決め方は 5C 30 通り ( グ A, グ B, グ C, チ D, チ Eなど ) 以上より,3 人の勝者が決まるのは 30 通り 5

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