問題
箱の中に,からまでの数字を書いた札がそれぞれ枚ずつあり,全部で枚入っている.の人がこの箱から札を無作為に取り出す.とが枚ずつ,が枚取り出すとき,以下の問いに答えよ.
(1) が持つ札の数字が同じである確率を求めよ.
(2) が持つ札の数字が異なり,が持つ札の数字も異なり,かつ,が持つ札の数字もすべて異なる確率を求めよ.
(3) が持つ札の数字のいずれかが,が持つ札の数字のいずれかと同じである確率を求めよ.
方針
各人の手札を順に選ぶとし,全事象を 通りで数える。(2)はAの手札が異なる場合を対称性で固定し,BとCの取り方を数える。(3)は「AとCに共通する数字がない」余事象を,Aが同じ数字を2枚持つ場合と異なる数字を持つ場合に分ける。
解答
(1)
の手札の取り方は 通りである。同じ数字の札を2枚取るには,数字を 通りに選び,その数字の札 枚から 枚を選べばよい。したがって確率は
である。
(2)
全事象の数は
である。 が異なる数字を持つ取り方は 通りである。対称性により, が数字 を1枚ずつ持つとして数えると,残りの枚数は である。
このとき が を取る場合は 通りで,その後 が3種類を1枚ずつ取る方法は 通りである。 が または を取る場合はそれぞれ 通りで,その後の の取り方はそれぞれ 通りである。よって, の各取り方に対して
通りである。したがって求める確率は
である。
(3)
余事象として, と が共通する数字を持たない場合を数える。
が同じ数字を2枚持つ場合, の取り方は 通りである。残りのうち, が と同じ数字を1枚,別の数字を1枚取る場合は 通りで,その後の の取り方は 通りである。また, が別の数字だけから2枚取る場合は 通りで,その後の の取り方は 通りである。よってこの場合は 通りである。
が異なる数字を1枚ずつ持つ場合, の取り方は 通りである。 が と共通する数字を持たないためには,残りの1種類の札3枚をすべて が取る必要がある。その前に は が持つ2種類の残り4枚から2枚を取るので, 通りである。よってこの場合は 通りである。
余事象の確率は
である。したがって求める確率は
である。