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一橋大学 国立 一橋大学 2012年 第5問
最初に1の目が上面にあるようにサイコロが置かれている.その後,4つの側面から1つの面を無作為に選び,その面が上面になるように置き直す操作を$n$回繰り返す.なお,サイコロの向かい合う面の目の数の和は7である.

(1)最後に1の目が上面にある確率を求めよ.
(2)最後に上面にある目の数の期待値を求めよ.
大阪大学 国立 大阪大学 2010年 第5問
$n$を$0$以上の整数とする.立方体$\mathrm{ABCD}$-$\mathrm{EFGH}$の頂点を,以下のように移動する$2$つの動点$\mathrm{P}$,$\mathrm{Q}$を考える.時刻$0$には$\mathrm{P}$は頂点$\mathrm{A}$に位置し,$\mathrm{Q}$は頂点$\mathrm{C}$に位置している.時刻$n$において,$\mathrm{P}$と$\mathrm{Q}$が異なる頂点に位置していれば,時刻$n+1$には,$\mathrm{P}$は時刻$n$に位置していた頂点から,それに隣接する$3$頂点のいずれかに等しい確率で移り,$\mathrm{Q}$も時刻$n$に位置していた頂点から,それに隣接する$3$頂点のいずれかに等しい確率で移る.一方,時刻$n$において,$\mathrm{P}$と$\mathrm{Q}$が同じ頂点に位置していれば,時刻$n+1$には$\mathrm{P}$も$\mathrm{Q}$も時刻$n$の位置からは移動しない.

(1)時刻$1$において,$\mathrm{P}$と$\mathrm{Q}$が異なる頂点に位置するとき,$\mathrm{P}$と$\mathrm{Q}$はどの頂点にあるか.可能な組み合わせをすべて挙げよ.
(2)時刻$n$において,$\mathrm{P}$と$\mathrm{Q}$が異なる頂点に位置する確率$r_n$を求めよ.
(3)時刻$n$において,$\mathrm{P}$と$\mathrm{Q}$がともに上面$\mathrm{ABCD}$の異なる頂点に位置するか,またはともに下面$\mathrm{EFGH}$の異なる頂点に位置するかのいずれかである確率を$p_n$とする.また, 時刻$n$において,$\mathrm{P}$と$\mathrm{Q}$のいずれか一方が上面$\mathrm{ABCD}$,他方が下面$\mathrm{EFGH}$にある確率を$q_n$とする.$p_{n+1}$を,$p_n$と$q_n$を用いて表せ.
(4)$\displaystyle \lim_{n \to \infty}\frac{q_n}{p_n}$を求めよ.
(図は省略)
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