問題
1から6までの数字が1つずつ書かれている6枚のカードがある。これらをよくきった上で,左から右に一列に並べる。カードに書かれた数字を左から順に,,,,,とする。このとき,次の問いに答えよ。
(1) となる確率を求めよ。
(2) となる確率を求めよ。
方針
カードの並べ方はすべて同様に確からしいので,必要な先頭部分だけを順序付きで数える。(1)はを満たす相異なる三つの数を列挙し,の順序も数える。(2)は和ごとに,その和を作る2枚組が何組あるかを表にする。同じ2枚組を左右で使うことはできないので,和ごとに異なる2組を選び,左右の順序と各組の内部順序を掛ける。 全体の並べ方から残りカードの順序が約分される理由も答案中で確認する。
解答
(1)
左から3枚のだけを考えればよい。全体の並べ方は通りであるが,残り3枚の並べ方は分子・分母で共通に掛かるので,分母は として数えればよい。
条件を満たすには,は異なるカードで,和が1から6の範囲に入る必要がある。として列挙すると の6通りである。実際のには順序があるので,それぞれを入れ替えたものも許される。したがって有利なは 通りである。よって求める確率は である。
(2)
今度は左から4枚のだけを考える。分母は である。
まず,2枚の相異なるカードで作れる和ごとの組を調べる。順序を無視した2枚組の個数をとすると,次のようになる。
例えば和7ではの3組がある。
和が同じである2枚組を,左側と右側に割り当てる。ただし同じカードを2回使うことはできないので,同じ2枚組を左右の両方に使うことはできない。和が固定され,2枚組が組あるとき,左右に異なる2組を割り当てる方法は 通りである。さらに,各組の内部で順序が2通りずつあるから,有利な順序付き4つ組は 通りである。
したがって全体の有利な場合の数は
である。よって求める確率は である。