福田の数学〜東北大学2024年理系第3問〜確率漸化式と複素数平面の融合 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜東北大学2024年理系第3問〜確率漸化式と複素数平面の融合

問題文全文(内容文):
$\Large{\boxed{3}}$ $n$ を2以上の整数とする。それぞれ $A$, $A$, $B$ と書かれた $3$ 枚のカードから無作為に $1$ 枚抜き出し、カードをもとに戻す試行を考える。この試行を $n$ 回繰り返し、抜き出したカードの文字を順に左から右に並べ、$n$ 文字の文字列を作る。作った文字列内に $AAA$ の並びがある場合は 不可 とする。また、作った文字列内に $BB$ の並びがある場合も 不可 とする。これらの場合以外は 可 とする。

例えば $n = 6$ のとき、文字列 $AAAABA$ や $ABBBAA$ や $ABBABB$ や $BBBAAA$ などは 不可 で、文字列 $BABAAB$ や $BABABA$ などは 可 である。
作った文字列が 可 でかつ右端の $2$ 文字が $AA$ である確率を $p_n$、作った文字列が 可 でかつ右端の $2$ 文字が $BA$ である確率を $q_n$、作った文字列が 可 でかつ右端の文字が $B$ である確率を $r_n$ とそれぞれおく。

(1) $p_2$, $q_2$, $r_2$ をそれぞれ求めよ。また、$p_{n+1}$, $q_{n+1}$, $r_{n+1}$ を $p_n$, $q_n$, $r_n$ を用いてそれぞれ表せ。
(2)$p_n$+$2q_n$+$2r_n$を$n$を用いて表せ。
(3)$p_n$+$iq_n$-$(1+i)r_n$を$n$を用いて表せ。ただし、$i$は虚数単位である。
(4)$p_n$=$r_n$ を満たすための、$n$の必要十分条件を求めよ。
単元: #数A#場合の数と確率#確率#数学(高校生)
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
$\Large{\boxed{3}}$ $n$ を2以上の整数とする。それぞれ $A$, $A$, $B$ と書かれた $3$ 枚のカードから無作為に $1$ 枚抜き出し、カードをもとに戻す試行を考える。この試行を $n$ 回繰り返し、抜き出したカードの文字を順に左から右に並べ、$n$ 文字の文字列を作る。作った文字列内に $AAA$ の並びがある場合は 不可 とする。また、作った文字列内に $BB$ の並びがある場合も 不可 とする。これらの場合以外は 可 とする。

例えば $n = 6$ のとき、文字列 $AAAABA$ や $ABBBAA$ や $ABBABB$ や $BBBAAA$ などは 不可 で、文字列 $BABAAB$ や $BABABA$ などは 可 である。
作った文字列が 可 でかつ右端の $2$ 文字が $AA$ である確率を $p_n$、作った文字列が 可 でかつ右端の $2$ 文字が $BA$ である確率を $q_n$、作った文字列が 可 でかつ右端の文字が $B$ である確率を $r_n$ とそれぞれおく。

(1) $p_2$, $q_2$, $r_2$ をそれぞれ求めよ。また、$p_{n+1}$, $q_{n+1}$, $r_{n+1}$ を $p_n$, $q_n$, $r_n$ を用いてそれぞれ表せ。
(2)$p_n$+$2q_n$+$2r_n$を$n$を用いて表せ。
(3)$p_n$+$iq_n$-$(1+i)r_n$を$n$を用いて表せ。ただし、$i$は虚数単位である。
(4)$p_n$=$r_n$ を満たすための、$n$の必要十分条件を求めよ。
投稿日:2024.04.19

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$\boxed{2}$

$n$を自然数とする。

$1$から$n$mでの数字がもれなく一つずつ記入された

$n$枚の赤色のカードと$1$から$n$までの数字がもれなく

一つずつ記入された$n$枚の白色のカードがある。

この$2n$枚のカードの中から同時に$2$枚を取り出し、

カードに記入された数字を確認した後にもとに戻す、

という試行を$2$回行う。次の問いに答えよ。

(1)$1$回目に取り出した$2$枚のカードに記入された

数字が同じであり、かつ$1$回目に取り出した$2$枚の

カードに記入された数字と$2$回目に取り出した$2$枚の

カードに記入された数字の間に共通の数字が

存在しない取り出し方の総数を$n$を用いて表せ。

(2)$1$回目に取り出した$2$枚のカードに記入された

数字が異なり、かつ$1$回目に取り出した$2$枚の

カードに記入された数字と$2$回目に取り出した

$2$枚のカードに記入された数字の間に共通の数字が

存在しない取り出し方の総数を$n$を用いて表せ。

(3)$1$回目に取り出した$2$枚のカードに記入された数字と

$2$回目に取り出した$2$枚のカードに記入された

数字の間に共通の数字が存在する確率を

$n$を用いて表せ。

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次の条件を満たす整数の組(x,y,z,u)は何個あるか。
(1)$x+y+z+u=10, x \geqq 0, y \geqq 0, z \geqq 0, u \geqq 0$
(2)$x+y+z+u=10, x \geqq 1, y \geqq 1, z \geqq 1, u \geqq 1$
(3)$x+y+z+u \leqq 10, x \geqq 0, y \geqq 0, z \geqq 0, u \geqq 0$
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$\displaystyle \lim_{n\to(x)}P_n$

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