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東京工業大学 1997年度
後期・理系数学 第2問

問題

四辺形 と頂点 からなる四角錐を考える。5点 の中の2点は,ある辺の両端にあるとき,互いに隣接点であるという。

今, から出発し,その隣接点の中から1点を等確率で選んでその点を とする。次に の隣接点の中から1点を等確率で選びその点を とする。このようにして順次 を定めるとき, に一致する確率を求めよ。

出典:東京工業大学 1997年度 後期 後期・理系 第2問

方針

頂点 と,底面の4頂点にいる状態の2つに分ける。 からは必ず底面の頂点へ移り,底面の各頂点からは3つの隣接点のうち1つが である。したがって とおけば, という一次漸化式になる。初期値 から解く。

解答

を, 回移動した後に にいる確率とする。出発点は なので である。

の隣接点は の4点であり, からは必ず底面の頂点へ移る。一方,底面の各頂点の隣接点は と底面上の隣り合う2点の計3点であるから,底面の頂点にいるとき,次に へ移る確率は である。

したがってである。これをと変形すると, よりである。よって求める確率はである。