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九州大学 2017年度
後期・理系数学 後期 第2問

問題

1個のさいころを4回投げ,1回目に出た目の数を,2回目に出た目の数を,3回目に出た目の数を,4回目に出た目の数をとする。が,の最大公約数の倍数となる確率を求めよ。

出典:九州大学 2017年度 後期日程 第2次学力試験 後期・理系 後期 第2問

方針

最初の3回の出目について,最大公約数ごとに組数を数える。が決まれば,4回目の出目の倍数である選び方は通りである。について,出目が1から6に限られることを利用して個数を具体的に求め,最後に全事象で割る。

解答

の最大公約数をとする。の倍数であるためのの選び方は 通りである。したがって,まずの最大公約数が各になる個数を数える。 となるのは だけなので1通りである。同様にとなるのはだけ,となるのはだけで,それぞれ1通りである。 となるには,がすべて3の倍数であり,すべて6ではないことが必要十分である。3の倍数はの2種類なので 通りである。 となるには,がすべて偶数であり,3つを2で割った数の最大公約数が1であればよい。偶数はであり,2で割るとである。から3個選ぶ全通りのうち,最大公約数が1でないのはだけである。したがって 通りである。

全体の組数は通りなので,となる組数は である。

以上より,条件を満たすの個数は である。全事象は 通りなので,求める確率は である。