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期待値と確率の問題です

    hana はな (id: 4377) (2025年11月15日0:06)
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    以下の問題の(4)について質問があります。 (1)~(3)までは正解していますし、特に質問はありませんが、念のため載せておきます。 「箱の中に、100と書かれたカードが5枚、500と書かれたカードが3枚、1000と書かれたカードが2枚、計10枚のカードが入っている。 この箱から1枚のカードを取り出し、書かれている数を確認してから箱に戻すという操作を何回か繰り返し、最後に取り出したカードに書かれている数をポイントとして獲得できるゲームを考える。なるべく多くのポイントをもらうことができる戦略について考察しよう。 (1)カードを1回だけ取り出せるとすると、獲得できるポイントの期待値は 100×□+500×□+1000×□=A (2)カードを2回まで取り出せるとする。 1回目に取り出したカードに書かれている数を確認したうえで、2回目のカードの取り出しを行うかどうかを判断する。 2回目のカードの取り出しを行うときにそのカードに書かれている数の期待値はAであるから、1回目に取り出したカードに書かれている数をxとするとき、x<Aであれば2回目のカードの取り出しを行うものとし、x≧Aであれば2回目のカードの取り出しは行わないものとする。 1回目に100を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを□ 1回目に500を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを□ 1回目に1000を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを□ ⓪行う ①行わない (3)カードを2回まで取り出せるとする。 1回目に1000または500を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを行わず、100を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを行うことにする。 この戦略でゲームに臨んだときに獲得できるポイントの期待値は 1000×□+500×□+A×□=□ (4)カードを3回まで取り出せるとする。 以下の⓪~③のうち、獲得できるポイントの期待値が最も大きいのはBの戦略である。 また、Bの戦略でゲームに臨んだときに獲得できるポイントの期待値は□である。 ⓪1回目に1000または500を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを行わず、100を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを行う。 2回目に1000または500を取り出した場合は3回目のカードの取り出しを行わず、100を取り出した場合は3回目のカードの取り出しを行う。 ①1回目に1000または500を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを行わず、100を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを行う。 2回目に1000を取り出した場合は3回目のカードの取り出しを行わず、500または100を取り出した場合は3回目のカードの取り出しを行う。 ②1回目に1000を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを行わず、500または100を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを行う。 2回目に1000または500を取り出した場合は3回目のカードの取り出しを行わず、100を取り出した場合は3回目のカードの取り出しを行う。 ③1回目に1000を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを行わず、500または100を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを行う。 2回目に1000を取り出した場合は3回目のカードの取り出しを行わず、500または100を取り出した場合は3回目のカードの取り出しを行う。」 文中のAとBは後で引用する必要があったので便宜上アルファベットで置き換えました。 質問は、(4)の解答を見ると、Bが②となり、1000×2/10+550×8/10=640となるのですが、1⃣なぜ②が期待値が最も大きくなるのか、2⃣400ではなくなぜ550を使うのか、どのようにしてこの式を導けるのかがわかりません。 よろしくお願い致します。

    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年11月15日12:54)
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    はなさん、こんにちは。2回目、お待ちしてました! さて、なぜ②が最も大きくなるのかは、4つの戦略のすべての期待値を計算するとわかるのです。計算して調べないことには結論は出せません。戦略だけを眺めていても難しいと思います。 ②の戦略では、よし、2回目をやるぞ、と思った時点で、その後の展開(2回目でやめるか3回目をやるか)は(3)と同じです。だから確率8/10で(3)が実行されます。その期待値は550ですよ。 400というのは1回引いた時の期待値です。 これで大丈夫ですか? 問題文を書くのは大変でしょう。写し間違いなどを心配しますし。できるだけ問題そのものを写真でアップしてくださいね コメント欄に何か返事を書いて下さい。 ==================================== 追記 2025/11/15 18:30~ コメント拝見しました。 1回だけの操作での期待値は400です。 (3)にある方法で2回引いた時の期待値は550です。 この区別はわかりますか? ⓪では 「1枚目で1000か500でやめるか、2回目に進んで、1000か500でやめるか、3回目に進むか」ですから、3枚目の1枚の期待値は400ですね。 $1000\times \dfrac{2}{10}+500\times \dfrac{3}{10} +(3回目の期待値)\times \dfrac{5}{10}$ $=1000\times \dfrac{2}{10}+500\times \dfrac{3}{10} +\left(1000\times \dfrac{2}{10}+500\times \dfrac{3}{10}+(3回目の1枚の期待値)\times \dfrac{5}{10}\right)\times \dfrac{5}{10}$ $=1000\times \dfrac{2}{10}+500\times \dfrac{3}{10} +\left(1000\times \dfrac{2}{10}+500\times \dfrac{3}{10}+400\times \dfrac{5}{10}\right)\times \dfrac{5}{10}$ となるのは大丈夫ですか? ①の式も3回目の1枚の期待値ですから400を使います。 ②では、1000でやめるか、2回目に進むかですが、2回目に進んだ後3回目に進むかどうかは(3)と同じなので、 $1000\times \dfrac{2}{10}+(2回目以降は(3)の戦略での期待値)\times \dfrac{8}{10}$ なので550を使います。 もろに全部書くとすれば $1000\times \dfrac{2}{10}+\left(1000\times \dfrac{2}{10}+500\times \dfrac{3}{10}+400\times \dfrac{5}{10}\right) \times \dfrac{8}{10}$ となり、大きなカッコのなかは(3)と同じになるのです。 これでわかりますか?まだわかりにくいようならコメントに書いてください。
    hana はな (id: 4377) (2025年11月15日15:43)
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    回答ありがとうございます。 実際に計算しないと最大の期待値が出せないことは理解しました。 実際に⓪から③まで計算したのですが、計算のやり方がよくわかりませんでした。 解答を見ると、⓪は1000×2/10+500×3/10+1000×5/10×2/10+500×5/10×3/10+400×5/10×5/10となるのですが、400をかけるているのがよくわかりません。 ②だけ550をかけているのもよくわかりません。 何度も質問して申し訳ありません。 よろしくお願い致します。 解答の画像を添付しようとしましたができませんでした。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年11月15日18:49)
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    あ、何度も質問して悪いなんてことは全然ありませんので気にしないように。何回でもご遠慮なく!上の回答に追記しました。読んでください。

    hana はな (id: 4377) (2025年11月16日0:25)
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    おっしゃていることを参考に、細かく考えてみたら理解できました。 回答ありがとうございました。大変参考になりました。 また何かありましたらよろしくお願い致します。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年11月16日9:24)
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    ホントに?ちょっと心配なのですが…。不明な点や納得がいかない点はどんどん聞いてくださいね。ただ、やはり対面ではないので、説明する方ももどかしいですが、なるべく細かく書こうと思います。またどうぞ!

    hana はな (id: 4377) (2025年11月16日13:46)
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    お気遣いありがとうございます。 念のため自分の理解したことを書きますと、 ⓪は1回目に1000と500を取り出した場合は2回目のカードの取り出しを行わないので、1000×2/10+500×3/10になり、100を取り出した場合は、2回目のカードを取り出すので、100を取り出す確率5/10に2回目の取り出し方をかけます。 2回目は1000と500を取り出し場合は3回目のカードの取り出しを行わず、100を取り出した場合は3回目のカードの取り出しを行うので、5/10に(1000×2/10+500×3/10+100×5/10)をかけますが、(1000×2/10+500×3/10+100×5/10)の部分は前問までで400と計算しています。 まとめると、1000×2/10+500×3/10+5/10{{1000×2/10}+500×3/10+5/10×(1000×2/10+500×3/10+100×5/10)}となります。 (1000×2/10+500×3/10+100×5/10)は400となるので、 1000×2/10+500×3/10+5/10{1000×2/10+500×3/10+5/10×400)となります。 このように理解しましたが、合ってますでしょうか。 またよろしくお願い致します。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年11月16日16:54)
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    はい、それで大丈夫です!

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