技能一覧 › 中学数学 場合の数と確率

点の移動と確率

硬貨やさいころの結果で数直線上や多角形の頂点上を点が動くとき、最後の位置を移動量の合計(多角形ではまわる数の余り)で表し、その位置にある確率を求められる

前提

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算数中学高校大学大学院

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説明

硬貨の表・裏やさいころの目に合わせて、点が数直線の上や多角形の頂点の上を動く問題で、最後に点がある位置の確率を求められるようになります。動き方を 1 つずつたどるのではなく、「移動量の合計」や「まわる数の余り」で最後の位置を表すことで、場合の数を手早く数えられます。

なぜそうしてよいのか

数直線の上を動くとき、右へ 進むことを 、左へ 進むことを のように正負の数で表すと、最後の位置は「はじめの位置 + 移動量の合計」になります。たし算は順番を入れかえても結果が変わらないので、どの順で動いても最後の位置は合計だけで決まります。

多角形の頂点を一方向にまわるときは、たとえば正五角形なら 5 つ進むとちょうど 1 周してもとの頂点にもどります。つまり位置は 5 個ごとにくり返す周期のある並びになっているので、進んだ数の合計を 5 でわった余りだけを見れば、最後にどの頂点にいるかがわかります(余り 0 ならはじめの頂点、余り 1 ならはじめの頂点の 1 つ先の頂点、…)。

こうして「最後の位置の条件」を「合計の条件」や「余りの条件」に言いかえれば、あとは硬貨の樹形図やさいころの 36 通りの表で、その条件を満たす場合を数えるだけになります。

手順

  1. 1 回ごとの動きを数で表す(数直線なら右を 、左を 。多角形なら進む頂点の数)

  2. 最後の位置を式で表す。数直線では「はじめの位置 + 移動量の合計」、 角形では「進んだ数の合計を でわった余り」で頂点が決まる(余り 0 ならはじめの頂点)

  3. 求めたい位置になるための合計(または余り)の条件を書く

  4. 樹形図やさいころの 36 通りの表で、条件を満たす場合の数と全体の場合の数を数え、確率を求めて約分する

例題

正五角形 ABCDE があり、頂点は A→B→C→D→E→A の順に並んでいる。点 P ははじめ頂点 A にある。大小 2 つのさいころを同時に 1 回投げ、出た目の和の数だけ、点 P を A→B→C→D→E→A→… の向きに頂点から頂点へ 1 つずつ移動させる。移動したあと、点 P が頂点 A にある確率を求めよ。

例題の解答

手順 1: 大きいさいころの目を 、小さいさいころの目を とすると、点 P は 個先の頂点へ進む。

手順 2: 5 個進むと 1 周して A にもどるので、最後の頂点は を 5 でわった余りで決まる。余りが 0 なら A、1 なら B、2 なら C、3 なら D、4 なら E。

手順 3: P が A にあるのは、 が 5 の倍数のとき。 は 2 以上 12 以下なので、 または 。

手順 4: 全部で 通り。
- : の 4 通り
- : の 3 通り
合わせて 7 通りなので、確率は 。

答え:

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

この技能を使う問題

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