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一橋大学 2019年度
文系数学 第5問

問題

右上の図のような縦列横列の個のマスがある.異なる個のマスを選び,それぞれに枚ずつコインを置く.マスの選び方は,どれも同様に確からしいものとする.縦と横の各列について,点数を次のように定める.

その列に置かれているコインが枚以下のとき,

その列に置かれているコインがちょうど枚のとき,

その列に置かれているコインが枚のとき,

縦と横のすべての列の点数の合計をとする.たとえば,右下の図のようにコインが置かれている場合,縦の列目と横の列目の点数が点,他の列の点数が点であるから,となる.(1) となる確率を求めよ.(2) となる確率を求めよ.(3) となる確率を求めよ.

出典:一橋大学 2019年度 前期 文系 第5問

方針

個から 個のマスを選ぶ総数は である。行方向の3列と列方向の3列について,コイン数の分布を に分類し,それぞれの点数が であることを使う。行の型と列の型の組を数え, に対応させる。

解答

全事象の数は, 個のマスから 個を選ぶので

である。

3枚のコインについて,縦方向の3列に入る枚数の型は, のいずれかである。それぞれ縦方向の点数は である。横方向についても同様である。

(1)

となるのは,ある縦列に3枚すべてが入る場合,またはある横列に3枚すべてが入る場合である。前者は3通り,後者も3通りで,重複はない。したがって確率は

である。

(2)

となるのは,一方の方向の型が ,他方の方向の型が の場合である。

縦方向が ,横方向が となる配置を数える。2枚入る縦列の選び方が3通り,1枚入る縦列の選び方が2通り,2枚入る縦列で使う横列の選び方が 通りである。残りの1枚は残った横列に置くしかないので,合計 通りである。縦横を入れ替えた場合も同じく18通りである。よって確率は

である。

(3)

となるのは,縦方向も横方向も型が の場合である。縦方向が となる配置は,2枚入る縦列を3通り,1枚入る縦列を2通り,2枚入る縦列の中のマスを 通り,1枚入る縦列の中のマスを3通りで選ぶので 通りである。

このうち横方向が となるものは第(2)問で数えた18通りである。横方向が となることは,縦方向が である場合には起こらない。したがって縦横ともに となる配置は 通りである。よって確率は

である。