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東北大学 2002年度
文系数学 前期 第3問

問題

右の図のような格子状の道路がある.左下の地点から出発し,サイコロを繰り返し振り,次の規則にしたがって進むものとする.1の目が出たら右に2区画,2の目が出たら右に1区画,3の目が出たら上に1区画進み,その他の場合はそのまま動かない.ただし,右端で1または2の目が出たとき,あるいは上端で3の目が出たときは,動かない.また,右端の1区画手前で1の目が出たときは,右端まで進んで止まる.

を7以上の自然数とする.地点から出発し,サイコロを回振るとき,ちょうど6回目に,地点に止まらずに地点を通りすぎ,回までに地点に到達する確率を求めよ.ただし,サイコロのどの目が出るのも,同様に確からしいものとする.

% 図は省略

出典:東北大学 2002年度 前期日程 第2次学力試験 文系 前期 第3問

方針

図の配置を座標で読み、 とする。6回目にBに止まらず通過するには、5回後に にいて、6回目に1の目で右へ2区画進む必要がある。まず5回で にいる出方を、右2・右1・上1・停止の個数で数える。6回目以後は から上端のCへ行くだけなので、残り試行で少なくとも1回3の目が出る確率を掛ける。

解答

図の格子点を と読む。1の目は右へ2区画、2の目は右へ1区画、3の目は上へ1区画、4,5,6の目は停止に対応する。

6回目にBに止まらずBを通りすぎるには、5回目の終了時点で にいて、6回目に1の目を出し、右へ2区画進んで に止まる必要がある。

そこで、5回で にいる出方を数える。上へは1回だけ進む必要がある。横方向に2だけ進む方法は次の2通りである。

1つ目は、右へ2区画進む目を1回、上へ進む目を1回、停止を3回出す場合である。この出方は 通りである。停止には4,5,6の3通りがあるため を掛けている。

2つ目は、右へ1区画進む目を2回、上へ進む目を1回、停止を2回出す場合である。この出方は 通りである。したがって5回後に にいる出方は 通りである。

6回目に1の目が出る確率を掛けると、6回目までに指定された通過をする確率は である。

その後は にいる。Cは なので、残り 回のうち少なくとも1回は3の目が出ればCに到達する。逆に、3の目が一度も出なければCには到達しない。したがってその確率は である。

よって求める確率は である。