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数3 極限の問題 確率
この問題の解き方を(1)から(3)まで教えて欲しいです。至急ですよろしくお願いします🙇♀️
回答
こんにちは。
早朝に「至急」といわれても、なかなかここでは対応は難しいです。
この質問箱は、ていねいな説明を心掛けてはいますが、夜11時閉店で、それ以降の質問は翌日対応になります。
もう間に合わないかもしれませんが、書きますね。
(1)(n+1)回目に白をとりだすのは2通り考えられます。①n回目に白を出して(確率$ p_n $ )、(n+1)回目は箱Aから白を取り出す(確率 $\dfrac{a}{a+b} $ )。②n回目に赤を出して( 確率 $ q_n $ )、(n+1)回目は箱Bから白を取り出す(確率 $\dfrac{b}{a+b} $ )。この二つの和事象ですからそれぞれの確率を足します。
$ p_{n+1} = p_n \cdot \dfrac{a}{a+b} + q_n \dfrac{b}{a+b} = \dfrac{ap_n +bq_n}{a+b} $
$ q_n $ についても同じように考えて $ q_{n+1} = p_n \cdot \dfrac{b}{a+b} + q_n \dfrac{a}{a+b} = \dfrac{bp_n +aq_n}{a+b} $
ここまで大丈夫でしょうか①?だめならコメント欄で①がだめと書いてください。
(2)はちょっと大変かも。数列 {$ p_n - q_n $}を{$ r_n $}と置いて、$ r_n $の一般項を求めなければなりません。
(1)の答を利用します(たいてい(1)(2)(3)と続くのは、その前を利用することが多いのです)。
以下、計算を全部書くと(私が)大変なので、略解ですが…
(1)で求めた$ p_{n+1} , q_{n+1} $ の2つの式を引き算して右辺を整理すれば $ \dfrac{a-b}{a+b} ( p_n - q_n ) $ になるので、
$r_{n+1} = \dfrac{a-b}{a+b} r_n $ つまり数列{$ r_n $}は、公比$\dfrac{a-b}{a+b}$ の等比数列。$ p_1 =1 , q_1 = 0$ だから$ r_1 = 1$ 。
この後はがんばって、やってください(大丈夫かな?②)。{$ r_n $}の一般項が答です。
答は$ p_n - q_n = \left( \dfrac{a-b}{a+b} \right)^{n-1} $
次(3)!
n回目に取り出したとき、色は白か赤しかないのだから、nがなんであっても $ p_n + q_n = 1 $ 。
よって $ q_n = 1-p_n $ 。これを(2)の答の式に代入してあれこれ計算すると $p_n$が求まる。
ここで $\left| \dfrac{a-b}{a+b}\right| < 1 $ だからnを無限大にしたら$ \left( \dfrac{a-b}{a+b} \right)^{n-1} $ は0に収束。
よって答は $ \dfrac{1}{2} $
これで大丈夫ですか?
役に立ったのかどうか心配ですから、コメント欄にわかったとか、このへんがまだよくわからんとか書いてください。よろしく。