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北海道大学 2016年度
理系数学 前期 第3問

問題

机のひきだしAに3枚のメダル,ひきだしBに2枚のメダルが入っている。ひきだしAの各メダルの色は金,銀,銅のどれかであり,ひきだしBの各メダルの色は金,銀のどちらかである。

(1) ひきだしAのメダルの色が2種類である確率を求めよ。

(2) ひきだしA,Bをあわせたメダルの色が2種類である確率を求めよ。

(3) ひきだしA,Bをあわせてちょうど3枚の金メダルが入っていることがわかっているとき,ひきだしAのメダルの色が2種類である確率を求めよ。

出典:北海道大学 2016年度 前期日程 第2次学力試験 理系 前期 第3問

方針

各メダルの色の割り当てを等確率として数える。(1)はAの3枚が3色中ちょうど2色を使う場合を数える。(2)は5枚全体で使われる色の集合がの3通りに分ける。(3)は金メダルが合計3枚という条件のもとで,Aに含まれる金の枚数ごとに条件付きの総数と有利数を数える。

解答

(1)

ひきだしAの3枚は,それぞれ金・銀・銅の3通りから選ばれるので,全事象は 通りである。色がちょうど2種類であるには,まず使う2色を選び,その2色がどちらも現れるように3枚へ割り当てればよい。したがって有利な場合の数は である。よって確率は である。

(2)

全事象は 通りである。全体でちょうど2種類の色が現れる場合を,現れる色の組で分ける。

金・銀だけが現れる場合は,Aの3枚もBの2枚も金または銀で,しかも全体で両方が現れればよい。よって 通りである。

金・銅だけが現れる場合,Bは金しか取り得ないので,Bの2枚はともに金である。Aの3枚は金または銅で,しかも両方が現れる必要があるから 通りである。銀・銅だけが現れる場合も同様に6通りである。

したがって有利な場合の数は であり,求める確率は である。

(3)

金メダルが合計3枚であるという条件のもとで数える。Aに含まれる金メダルの枚数をとすると,Bには枚の金メダルが入る。Bは2枚しかないので だけを考えればよい。 のとき,Aの金の位置は3通り,残り2枚は銀または銅でそれぞれ2通り,Bは2枚とも金である。したがって12通りである。このうちAの色がちょうど2種類になるのは,Aの残り2枚が同じ色の場合であり 通りである。 のとき,Aの金の位置は3通り,残り1枚は銀または銅の2通り,Bの金の位置は2通りである。したがって12通りであり,この場合Aは必ず金ともう1色のちょうど2種類なので,有利数も12通りである。 のときはAの3枚がすべて金,Bは2枚とも銀であり,1通りである。この場合Aの色は1種類なので有利ではない。

条件を満たす全体の数は で,有利な数は である。したがって求める条件付き確率は である。