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確率の問題なのか数列の問題なのか。誘導してあるようなのですが、誘導に乗れません。
白玉n個と赤玉r個が袋に入っている。ただし、n≧0,r≧1とする。この袋から無作為にr個の玉を同時に取り出すとき、赤玉がr個出る確率をP(n,r)とする。
⑴、P(n,r)を求めよ。n!r!/(n+r)!
⑵、Σ(n=0→∞)P(n,2) を求めよ。2
⑶、等式P(n,3)=aP(n,2)+bP(n+1,2)がすべてのnで成り立つように定数a,bの値を定めよ。 a=3/2 b=-3/2
⑷、Σ(n=0→∞)P(n,3) を求めよ。3/2
ここまでは求められたのですが、
⑸、r≧4のときΣ(n→∞)P(n,r) をrを用いて表せ。が分かりませんでした。答えは r/(r-1) です。よろしくお願いいたします。
使い方がよく分かりませんが、これでファイルが添付されるのかな?
(追記: 2024年7月5日11:35)
今朝、教えていただいた内容どおりにやり直してみたら解答どおりになりました!
ありがとうございました!
回答
高木 繁美 さん、こんばんは。初めての方ですね。よろしく。
そうですか、誘導に乗れませんでしたか!
どんな誘導かというと「部分分数展開の特殊な形に分解」です。これをまず(3)で示し、次に(4)でもやっているはずです。
(3)(4)では $\dfrac{6}{(n+1)(n+2)(n+3)}=\dfrac{3}{(n+1)(n+2)}-\dfrac{3}{(n+2)(n+3)}$ という分解をしましたね?
(あなたのノートがアップされていないので確認できません。次回の質問からはなるべくあなたのやったところまでのノートをアップしてくださいね)
(5)では $\dfrac{r!}{(n+1)(n+2)\cdots (n+r-1)(n+r)}$ を2つの分数に分解します。それは(3)(4)をまねて(ここに気づくかどうかが勝負!)
$\dfrac{r!}{(n+1)(n+2)\cdots (n+r-1)(n+r)}=\dfrac{s}{(n+1)(n+2)\cdots (n+r-1)}+\dfrac{t}{(n+2)(n+3)\cdots (n+r)}$
と置いてこの等式が任意のnで成り立つようなs、tを求めます。この誘導が(2)でしょうか。
$s=\dfrac{r!}{r-1},t=-\dfrac{r!}{r-1}$ になります。がんばって求めてください。
これで、あとは(2)(4)をまねれば、一番初めの項だけ残ってあとは全部消えてしまう!という気持ちの良い状態になり、結果をきれいにすればその答が出てきます。
細かく全部は書きません。ご自分でやってみてください。
これで大丈夫ですか?これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないから説明してほしいとか、ここがうまく求まらないとか、コメント欄に何か返事を書いてください。会話型を目指しています。返事がないと、せっかく書いたものを読んでくれたのかどうか、書いたものが役に立ったのかどうか、こちらではわからないのです。コメント、よろしく。
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コメント拝見。
追加の質問にお答えします。
「最初の項 r!/(r-1)×n!r!/(n+r)! 」がおかしいような。
まず $P(n,r)=\dfrac{n!r!}{(n+r)!}$ を約分して
$P(n,r)=\dfrac{r!}{(n+1)(n+2)\cdots (n+r)}$ としてから
部分分数に分解しませんでした?
このとき、初めの分数は $\dfrac{r!}{r-1}\cdot\dfrac{1}{(n+1)(n+2)\cdots (n+r-1)}$
になるはずなのですが。
これにn=0を代入して
$\dfrac{r!}{r-1}\cdot \dfrac{1}{1\cdot 2\cdot 3\cdots \cdot (r-1)}$
$=\dfrac{r}{r-1}$
という風になるはずなのですが。
もう一度、途中を点検してください。間違いが見つからなければ、ぜひノートの写真をアップしてください。まず、今使っているPCかスマホで
質問のところの下の方に「ファイルを選択」というボタンがあるので、それをクリックして、いま撮った写真ファイルを選択して更新してください。うまくいかなければまた言ってください。
(追記: 2024年7月5日15:01)
答案の写真、拝見しました。流れはそれでいいようですが、数Ⅲの答案として、ちょっと気になるところがあるので書きますね。
写真右半分の「ゆえに」の次の行は、何なのだろう?
せっかくその前に部分分数に分解したのだから、分解した式を書いたほうがいいのでは?そもそも $P(n,r)=$ と書きながら右辺にも $P(n,r)$ が出てくる?
そこは
$P(n,r)=\dfrac{r!}{r-1}\cdot \dfrac{1}{(n+1)(n+2)(\cdots)(n+r-1)}-\dfrac{r!}{r-1}\cdot \dfrac{1}{(n+2)(n+3)(\cdots)(n+r)}$
と具体的に書いておくべきですね。
さて、根本的なところですが、これは無限級数の値を求める問題です。
答案上は、いったん
$\sum_{k=0}^nP(k,r)=\cdots =\dfrac{r!}{r-1}\cdot \dfrac{1}{(0+1)(0+2)(\cdots)(0+r-1)}-\dfrac{r!}{r-1}\cdot \dfrac{1}{(n+2)(n+3)(\cdots)(n+r)}$
という部分和を求めてから、
$\lim_{n \to \infty}\sum_{k=0}^nP(k,r)=$
と持っていくのが数Ⅲの答案だろうと思います。
無限級数の和を求める時の決まった形「部分和の極限が収束すれば、それが無限級数の値」とやるべきでしょう。
これで大丈夫ですか?何かあれば、再度コメントにて質問してくださいね。
こんな親切な回答を見たのは初めてです。ていねいな説明を有り難うございます。私は深夜になると頭が疲れてしまって思考力が落ちるので、書いてもらった内容を明日スッキリした頭で読み直したいです。 P(n,2)のような数字がついているものは計算可能だったのですが、書いてもらった文字の場合の処理ができずお手上げでした。明日、早朝にチャレンジしてみます。本当にありがとうございました!
私も夜は弱いです。後期高齢者なもので!ここでは11時閉店にさせてもらってます。では、明日のすっきりした頭で考えてください。分かったとか、ここを説明してくれとか、遠慮なくどうぞ。「こんな親切な回答」といわれてうれしいです。こちらこそありがとう!
ノートの画像を送りたかったのですが、なにせ初回のためアップの方法が分かりません。教えていただいたようにやってみたら、s=r! /(r-1) t=-r!/(r-1) は出たのですが、Σ(n=0 ∞)P(n,r)の最初の項 r!/(r-1)×n!r!/(n+r)! に n=0を代入したら r!/(r-1)×0!r!/r!=r!/(r-1)×1=r!/(r-1) となってしまいました。 2項目以降が打ち消し合って消えるので、この第一項が解答の r/(r-1) になると思ったのですが、どこか勘違いしているのでしょうか。ご教示いただけたら幸いです。
上の回答に追記しましたので、読んでください。
答案、拝見。上の回答に追記しましたので、読んでください。