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確率の問題が解けない!!!

問題 M,O,A,Y,K,Uをそれぞれ3,3,2,1,1,1文字ずつある場合 これを並び替えて少なくとも一文字は隣り合う確率はいくらか? という問題なんですけど 私はまず余事象を求めればいいだろうと思い余事象は まずY,K,Uは一文字ずつしかないのでこの並べ方は3!(通り) 次にY,K,Uを同じ文字として「|」置き換えるとその隙間「○」は ○|○|○|○ 4個になる。 ここで仮に子の隙間にMが入れば隣り合うことはないことになるので 4C3(通り) ここでMも「|」に置き換えるとその隙間○は ○|○|○|○|○|○|○ 7個になる ここにOが入るとすると7C3になりM,Oは入れ替えが可能だから前のと併せて 2*(4C3)*(7C3) 最後に ○|○|○|○|○|○|○|○|○|○ 10この隙間にAが入るので10C2、で全てをかけて 3!*2*(4C3)*(7C3)*10C2 が余事象となると思ったんですけど ○|○|○|○ の時点で隙間にMが2個入ってもその間に他の文字があれば問題ないことに気づきどうすればいいだろうと思っている状態です。 (さらに文字を入れる順番によっても値が変わるし) ○|MAM|○|○ 何かヒントでも良いので回答アドバイスよろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

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  • thetas
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回答No.5

ANo.3,4です。 ANo.1さんの >n(A∪B∪C)=n(A)+n(B)+n(C)-n(A∩B)          -n(B∩C)-n(C∩A)+n(A∩B∩C) を使う解法を考えました。 (私も答えが合っているか不安でしたので) 事象を次のように定義します。 M:Mの文字が隣接する M2:2つのMだけが隣接する M3:3つのMが隣接する O:Oの文字が隣接する O2:2つのOだけが隣接する O3:3つのOが隣接する A:Aの文字が隣接する これにより、M=M2∪M3、O=O2∪O3(排反事象の和事象です)が分かります。 余事象を、その事象の後に ̄を書くことにします。 (例、Aの余事象を、A ̄とかきます) 求める確率の事象は、M∪O∪Aとなります。 P(M∪O∪A)=P(M)+P(O)+P(A)-P(M∩O) -P(M∩A) -P(O∩A)+P(M∩O∩A) P(M)について、P(M ̄)をまず求めることにすると、 このとき、OやAについては隣接していても隣接していなくても関係ないことに注意します。 まず、M以外の文字を並べる方法は、8C3×5C2×3!通り 次に、Mを両端と文字の間の9箇所に、3のMを1つずつバラバラに入れるので、9C3通り よって、P(M ̄)=(8C3×5C2×6×9C3)/(11C3×8C3×5C2×3!)=9C3/11C3=28/55 ゆえに、P(M)=27/55 同様にして、P(O)=27/55 P(A ̄)=(9C3×6C3×6×10C2)/(11C2×9C3×6C3×3!)=10C2/11C2=9/11 よって、P(A)=2/11 P(M∩O)について、(ここからは面倒です) P(M∩O)=P(M3∩O3)+P(M2∩O3)+(M3∩O2)+(M2∩O2) P(M3∩O3)=(7×6×5C2×3!)/(11C3×8C3×5C2×3!)=1/220 P(M2∩O3)を考えますと、 まず、「OOO」、A2個、Y,K,U1個ずつの順列は、6C2×4!通り 次に、両端と間の7箇所のうち、「MM」と「M」を別の箇所にいれることになるので、7×6通り よって、P(M2∩O3)=(6C2×4!×7×6)/(11C3×8C3×5C2×3!)=3/110 同様にして、P(M3∩O2)=3/110 P(M2∩O2) を考えますと、 まず、「MM」、「M」、「OO」、「O」、A2個、Y,K,U1個ずつの順列は、9C2×7!通り この中で「MM」、「M」が隣接し、「OO」、「O」が隣接するのは、M3∩O3の事象のときとなるが、 「MM」、「M」を異なるものとして考えているので、2重に数えている。 Oについても同様なので、7×6×5C2×3!×4通り 「MM」、「M」は隣接し、「OO」、「O」は隣接していないのは、 M3∩O2の事象のときであるが、「MM」、「M」を異なるものとして考えているので、2重に数えている。よって、6C2×4!×7×6×2通り 「MM」、「M」は隣接していないが、「OO」、「O」は隣接しているのは、 同様にして、6C2×4!×7×6×2通り よって、M2∩O2となるのは、 9C2×7!-7×6×5C2×3!×4-(6C2×4!×7×6×2)×2 =9!/2-7!×2-7!×12=7!×(36-2-12)=7!×22 よって、P(M2∩O2)=(7!×22)/(11C3×8C3×5C2×3!)=1/5 従って、P(M∩O)=1/220+3/110+3/110+1/5=57/220 P(M∩A)について、 P(M∩A)=P(A)-P(M ̄∩A) P(M ̄∩A)を考えますと、 まず、O3個、「AA」、Y,K,U1個の順列は、7C3×4!通り 文字の両端または間の8箇所(「AA」の間は除く)に、Mを隣接しないように、3つ入れるのは、8C3通り よって、P(M ̄∩A)=(7C3×4!×8C3)/(11C3×8C3×5C2×3!)=14/165 ゆえに、P(M∩A)=2/11-14/165=16/165 同様にして、P(O∩A)=16/165 最後のP(M∩O∩A)について P(M∩O∩A)=P(M3∩O3∩A)+P(M2∩O3∩A)+(M3∩O2∩A)+(M2∩O2∩A) P(M3∩O3∩A)=(6!)/(11C3×8C3×5C2×3!)=1/770 P(M2∩O3∩A)を考えますと、 まず、「OOO」、「AA」、Y,K,U1個ずつの順列は、5!通り 次に、両端と間の6箇所のうち、「MM」と「M」を別の箇所にいれることになるので、6×5通り よって、P(M2∩O3)=(5!×6×5)/(11C3×8C3×5C2×3!)=5/770 同様にして、P(M3∩O2∩A)=5/770 P(M2∩O2∩A)のとき、 まず、「MM」、「M」、「OO」、「O」、「AA」、Y,K,U1個ずつの順列は、8!通り 「MM」、「M」が隣接し、「OO」、「O」が隣接するのは、M3∩O3∩Aの事象のときとなるが、 「MM」、「M」を異なるものとして考えているので、2重に数えている。 Oについても同様なので、6!×4通り 「MM」、「M」は隣接し、「OO」、「O」は隣接していないのは、 M3∩O2∩Aの事象のときであるが、「MM」、「M」を異なるものとして考えているので、2重に数えている。よって、5!×6×5×2通り 「MM」、「M」は隣接していないが、「OO」、「O」は隣接しているのは、 同様にして、5!×6×5×2通り よって、M2∩O2となるのは、 8!-6!×4-(5!×6×5×2)×2 =8!-6!×4-6!×20=6!×(56-4-20)=6!×32 よって、P(M2∩O2∩A)=(6!×32)/(11C3×8C3×5C2×3!)=32/770 従って、P(M∩O∩A)=1/770+5/770+5/770+32/770=43/770 これによって、 P(M∪O∪A)=27/55+27/55+2/11-57/220-16/165-16/166+43/770  =(2268+2268+840-1197-448-448+258)/4620  =3541/4620 前回に書いた424920/554400の分子分母を120で約分したものと一致しましたので、おそらく正しいものかと思います。 ただ、今回の解法ではいくつか考え違いから計算を間違ってしまって、何度も見直しました。 感想として、私は、前回の解法が考えやすいですね。 ただ、今回の解法の方がすっきりしてそうですけれど。

その他の回答 (4)

  • thetas
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回答No.4

ANo.3です。 補足にある計算ですが、数えもれがあります。 >z2=0:66, z2=1:158, z2=2:98, z2=3:58 というところから、66+158+98+58=380通り これは、「3つのM、3つのO、2つのA」の順列の場合の数となるはずですが、 8C3×5C3=560通りの数字と異なっています。 それで、どこで数えもれが出たのかを考えてみますと >まず、Step1とStep2のzをそれぞれz1,z2としてStep2の条件を >a)隣接箇所に2個のAともを入れる。(z2=z1) >b)隣接箇所に1個のA、別の箇所に1個のAを入れる。(z2=z1-1) >c)隣接していない箇所の1つに2個のAを入れる。(z2=z1+1) >d)隣接していない箇所の2つにそれぞれ1個のAを入れる。(z2=z1) >としました。 ここですが、step1のウ以降には、 e)隣接箇所の2つに、それぞれ1個のAを入れる。(z2=z1-2) という可能性が残っています。 a)のほうは、1つの隣接箇所にAAと入れていますので、様子が異なっていますね。 ちょうど私が書くのをやめた直後の部分からでした。 そこで、前回の回答の続きをかいていきます。 ここで、a)~e)の場合わけの記号を用いることにします。 また、検算をa~eの合計でも出来るように、アとイの結果について考察しますと、 ア)とイ)の場合わけでのa~eの総数はともに28通りとなっています。 これは、7個の箱(MとOの間と両端)に2個のAを入れる入れ方を考えた場合と対応します。 なお、同じ箱に2個とも入れることも可としている重複組合せになりますので、28通りで間違っていないと思います。 ウ)   step1で、MかOで隣接しているのが2箇所なので、隣接していないのは両端を含めて5箇所ある。   a)Z=2 b)Z=1 c)Z=3 d)Z=2 e)Z=0  Aの入れ方については、   a)2通り b)2×5=10通り c)5通り d)5C2=10通り e)1通り    (a~eの合計は、28通りで検算ok)  よって、    Z=3となるのは、8×5=40通り。    Z=2となるのは、8×(2+10)=96通り。    Z=1となるのは、8×10=80通り。    Z=0となるのは、8×1=8通り。 エ)   step1で、MかOで隣接しているのが3箇所なので、隣接していないのは両端を含めて4箇所ある。   a)Z=3 b)Z=2 c)Z=4 d)Z=3 e)Z=1  ここで、後の検算のために、Z=4の時も考えることにする。  Aの入れ方については、   a)3通り b)3×4=12通り c)4通り d)4C2=6通り e)3C2=3通り    (a~eの合計は、28通りで検算ok)  よって、    Z=4となるのは、4×4=16通り。    Z=3となるのは、4×(3+6)=36通り。    Z=2となるのは、4×12=48通り。    Z=1となるのは、4×3=12通り。 オ)   step1で、MかOで隣接しているのが4箇所なので、隣接していないのは両端を含めて3箇所ある。   a)Z=4 b)Z=3 c)Z=5 d)Z=4 e)Z=2  ここで、後の検算のために、Z=4、5の時も考えることにする。  Aの入れ方については、   a)4通り b)4×3=12通り c)3通り d)3C2=3通り e)4C2=6通り    (a~eの合計は、28通りで検算ok)  よって、    Z=5となるのは、2×3=6通り。    Z=4となるのは、2×(4+3)=14通り。    Z=3となるのは、2×12=24通り。    Z=2となるのは、2×6=12通り。 ア~オより Z=5となるのは、6通り Z=4となるのは、16+14=30通り Z=3となるのは、40+36+24=100通り Z=2となるのは、24+96+48+12=180通り Z=1となるのは、14+64+80+12=170通り Z=0となるのは、42+24+8=74通り。 これらの合計は、 6+30+100+180+170+74=560通りで、数えもれはないと思います。 step3)YKUを1つずつ入れる  step2までで、「3つのM、3つのO、2つのA」の8文字の順列となっていますので、 両端と間の場所は計9個あります。この9個の入れる場所を「場所」ということにします。  Z=3となっている順列には、   隣接箇所の3つの場所にYKUのどれかを1つずつ入れなくてはなりませんから、各6通り   よって、100×6=600通り  Z=2となっている順列には、   隣接箇所の2つの場所と隣接していない1つの場所(7箇所から選ぶ)にYKUのどれかを1つづつ入れるときは、7C1×6=42通り   ただし、このときには、隣接箇所の2つの場所だけに3つの文字をいれる場合も可能性としてある。(例、1つ目の場所にYK、2つ目の場所にUをいれる)   2つの文字が入る「場所」で2通り、一緒に入る文字の選び方と左右で3×2=6通りあるので、2×6=12通り   ゆえに、合計42+12=54   よって、180×54=9720通り  Z=1となっている順列には、   (Z=2のような考え方だと、場合わけが増えそうに感じましたので、別の方法で考えます)   Y,K,Uの順に文字を入れていくことを考えると、隣接箇所に文字が入らないといけません。それを、余事象を考えることで求めます。   入れ方の全体は、9×10×11=990   隣接箇所に入らないのは、8×9×10=720   よって、990-720=270通り   よって、170×270=45900通り  Z=0となっている順列には、   よって、74×990=73260通り ゆえに、条件をみたさない場合の数は、  600+9720+45900+73260=129480通り 条件なしの並べ方全体の場合の数は、11C3×8C3×5C2×3×2=554400通りなので  554400-129480=424920通り よって、求める確率は、  424920/554400=0.76645・・・ となる。 ただ、step3がちょっと面倒でしたので、1個ずついれて隣接箇所の個数Zを確認していった方が 間違いがおこらないのかもしれません。

  • thetas
  • ベストアンサー率48% (27/56)
回答No.3

ANo.2さんの >一文字しかないものはどこに入っても良いので最後に並べるべきです。 >こういう問題の場合は、「条件のきついものから並べる」という法則があります。 というのが考え方として、よく使われます。 そうすれば、質問者さんの >○|○|○|○ >の時点で隙間にMが2個入ってもその間に他の文字があれば問題ないことに >気づきどうすればいいだろうと思っている状態です。 >(さらに文字を入れる順番によっても値が変わるし) >○|MAM|○|○ については、解決するのが一般的です。 しかし、この問題では、「条件のきついものから並べる」という方法だけでは例外が出てきそうです。 この場合は、例外を一つ一つ除いていくしかないのかもしれません。 (とはいえ、もっといい方法があるような気はします) では、余事象を考えていきます。 つまり、隣接している文字がない場合を考えていきます。 step1)3つあるMとOを並べる。  ここで、ある基準(隣接している場所の個数)によって、並べ方のタイプを分けます。  この「隣接している場所の個数」を説明する言葉がすぐには思い浮かびませんでしたので、とりあえず場合わけをします。  ア)全てバラバラ    MOMOMO、OMOMOM の2種類  イ)1箇所だけ隣接している。    OMMOMO、OMOMMO と文字の場所が逆になっている、計4種類。  ウ)2箇所隣接している    OMMOOM、OOMMOM、OMOOMM、OOMOMM と文字の場所が逆になっている、計8種類。  エ)3箇所隣接している    OMMMOO、OOMMMO と文字の場所が逆になっている、計4種類。  オ)4箇所隣接している    OOOMMM、MMMOOO の2種類 ア~オで計20種類(6C3)ありますので、数えもれはないと思います。 step2)2つのAを入れる  このとき、Aを並べ終えた後、「隣接している場所の個数」が3つ以下にしなければいけません。  それは、あとで入れるのが、YKUの3文字だけだからです。  そして、「隣接している場所の個数」での場合わけをしていきます。  さらに、両端及び文字の間の7箇所に、2個のAをどのように入れるかで、「隣接している場所の個数」は変化します。  ここで、Aを並べ置いた後の「隣接している場所の個数」をZであらわすことにします。  ア)   2個のAを7箇所の同じ場所に入れるか、違う場所に入れるかで「隣接している場所の個数」が変わります。   ・同じ場所に入れる場合の7通りのAの入れ方は、Z=1   ・違う場所に入れる場合の7C2=21通りのAの入れ方は、Z=0   M、Oの並び方は2種類ありますので、   Z=1となるのは、14通り。Z=0となるのは、42通り。  イ)   step1で、MかOで隣接しているのが1箇所なので、隣接していないのは両端を含めて6箇所ある。   ・隣接箇所に2個のAともを入れる。(Z=1)   ・隣接箇所に1個のA、別の箇所に1個のAを入れる。(Z=0)   ・隣接していない箇所の1つに2個のAを入れる。(Z=2)   ・隣接していない箇所の2つにそれぞれ1個のAを入れる。(Z=1)   の4種類がある。   Aの入れ方については、 1つ目は、1通り。2つ目は、6通り。3つ目は、6通り。4つ目は、6C2=15通り。   よって、    Z=2となるのは、4×6=24通り。    Z=1となるのは、4×(1+15)=64通り。    Z=0となるのは、4×6=24通り。 というように、考えていけば解けると思います。 しかし、ここまで考えを進めてきて、場合分けが多くて、別の方法がありそうに思えましたので、とりあえずはここでこの解法はとめておきます。

ebinamori
質問者

お礼

詳しいアドバイスありがとうございます。 何とかでましたが考え方自体は間違ってないでしょうか? 数学カテゴリーで質問されたものだったので答えも分からずじまいですが 問題を分解してみると大変わかりやすくなるだということを 実感しました。

ebinamori
質問者

補足

まず、Step1とStep2のzをそれぞれz1,z2としてStep2の条件を a)隣接箇所に2個のAともを入れる。(z2=z1) b)隣接箇所に1個のA、別の箇所に1個のAを入れる。(z2=z1-1) c)隣接していない箇所の1つに2個のAを入れる。(z2=z1+1) d)隣接していない箇所の2つにそれぞれ1個のAを入れる。(z2=z1) としました。 ウ)隣接箇所が2箇所でそれ以外が5箇所、それらの組み合わせが8種あるので a)2*8=16(z2=2),b)2*5*8=80(z2=1),c)5*8=40(z2=3),d)5C2=10(z2=2) z2=1:80 z2=2:26 z2=3:40 同様に(エ)も隣接箇所が3箇所でそれ以外が4箇所、その組み合わせが4種類あるので a)3*4=12(z2=3),b)3*4*4=48(z2=2),c)(z2=4),d)4C2=6(z2=3) z2=2:48 z2=3:18 そして今まで求めたものをまとめると z2=0:66, z2=1:158, z2=2:98, z2=3:58 Y,U,Kの並び方は隣接している数を○,それ以外を×,隙間を|とすると z2=0の時は |×|×|×|×|×|×|×|×| 隙間が9箇所あり、そこにY,U,Kのどれかが入るので9C3MOAの並び方は66通り,そしてY,U,Kの並び方は3!通りなので 9C3*66*3!=84*66*6=33264 以下同様にz2=1の時は|○|○|×|×|×|×|×|×| 8C2*158*3C1=28*158*3=13272 z2=2の時は|○|○|×|○|○|×|×|×|、|○|○|○|×|×|×|×|×|の2通りあり それぞれ (7*3P2+7*3P2)*98=(7*6+7*6)*98=8232 z2=3の時は|○|○|×|○|○|×|○|○|、|○|○|○|×|×|×|○|○|の2通りあり それぞれ (3!+3!)*58=(6+6)*58=696 全部足して 33264+13272+8232+696=54464 全事象が554400通りなので 求めたい事象は554400-54464=499936 499936/554400=0.901760462

  • larme001
  • ベストアンサー率44% (271/608)
回答No.2

一文字しかないものはどこに入っても良いので最後に並べるべきです。こういう問題の場合は、「条件のきついものから並べる」という法則があります。 また、ここで注意しなくてはいけないのは「異なる並び方の数」ではなくて、「確立」を求めていることです。つまり、同じものでもそれぞれ別のものとかんがえて順列を数える必要があります。(注意:一列に並べる場合は全事象も同様に数えれば結局は同じになるが、円順列などの確立の場合はそうならない。なぜなら、一列に並べる場合は分子分母で「偶然」キャンセルできるから。) まず、M, O,Aについてそれぞれ3、3,2こあるが、これらを区別するとして考えます。これについて、 異なるMを3つ並べてその4つの間に異なる3つの0をならべるので、 3P3x4p3 同様に続けて、OとMの7つの間に異なるAを2つ入れるので x7P2 最後にY,K、Uはどこでも良いから一つずつ入れるとして 9x10x11 一方全事象は異なる11個の文字の順列で11! よって余事象の起こる確率は P=(3!x4P3x7P2x9x10x11)/11! =3/20 ゆえに求める確立は17/20 ちなみに P=(1x4C3x7C2x9x10x11)x(3!x3!x2!)/{11!x(3!x3!x2!)/(3!x3!x2!)} = (1x4C3x7C2x9x10x11)/(11!/(3!x3!x2!)) ですので”注”で述べたように一列に並べるこの場合は異なるものとみなさなくても確立は「同様に確からしい」ので同じように出ますが、確立の場合は同じものでも「別のものと考えて」数えることが基本だということは理解しましょう。 数字的にたぶんあってそうですが、間違っていたらすみません。こういう質問全般に言えるのですが、答えがあるならそれを乗せてくれると、回答する前にこちらも確認できるのでありがたいのですが、、、。

ebinamori
質問者

お礼

回答ありがとうございました。

  • j-mayol
  • ベストアンサー率44% (240/540)
回答No.1

集合の考え方で解くのはどうでしょう? Mが隣り合う場合+Oが隣り合う場合+Aが隣り合う場合 -Mが隣り合いかつOが隣り合う場合-Oが隣り合いかつAが隣り合う場合-Aが隣り合いかつMが隣り合う場合+Mが隣り合いかつOが隣り合いかつAが隣り合う場合 で少なくとも一文字が隣り合う場合は求まると思います。 一般的には n(A∪B∪C)=n(A)+n(B)+n(C)-n(A∩B)          -n(B∩C)-n(C∩A)+n(A∩B∩C) となるものを使うということです。

ebinamori
質問者

お礼

回答ありがとうございます。 ちょっとそれぞれの確率を算出するのが大変そうですね。

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