問題
(1) 不等式の表す領域を平面上に図示せよ.
(2) 1個のさいころを4回投げ,回目に出た目の数をとする.このときが(1)の領域に含まれる確率を求めよ.
出典:大阪大学 2010年度 前期日程 第2次学力試験 文系 第3問
方針
(1) は 平面で中心 ,半径1の円板を考え,符号の組み合わせで4象限に写す。つまり中心 の4つの円板の和集合になる。(2) は の差の分布を使う。2個のさいころの差が になる場合の数は なので,(1)の領域に入る整数格子点を で列挙して数える。
解答
(1) 不等式は である。, と見ると であり,これは 平面では中心 ,半径1の円板である。
元の 平面では , が使われているため,これが4象限に対称に現れる。したがって表す領域は,中心 半径 の4つの円板の内部および周である。これらの円板はそれぞれ各象限内にあり,座標軸には接しない。
(2) 2個のさいころを順に投げたとき,差が になる組の数を数える。 について である。したがって となる場合の数は,それぞれ である。
ここで であり, は整数である。(1)の領域に含まれる整数点を調べるため,, とおくと である。 は非負整数だから,可能なのは である。
各場合の数を掛け合わせる。 の場合の数はそれぞれ であり, と は別々の2回のさいころの差なので独立に数えられる。したがって条件を満たす出方の数は である。これは である。
全事象は 通りであるから,求める確率は である。