コインで白玉・黒玉を並べ、挟まれた玉の色をとりかえる手順の確率

分野: 確率・漸化式

白玉 22 個が横に並んでいる。投げたとき表と裏のでる確率がそれぞれ 12\dfrac{1}{2} のコインを用いて,次の手順 (∗)(*) をくり返し,白玉または黒玉を横一列に並べていく。

手順 (∗)(*) コインを投げ,表がでたら白玉,裏がでたら黒玉を,それまでに並べられている一番右にある玉の右隣におく。そして,新しくおいた玉の色がその 11 つ左の玉の色と異なり,かつ 22 つ左の玉の色と一致するときには,新しくおいた玉の 11 つ左の玉を新しくおいた玉と同じ色の玉にとりかえる。

例えば,手順 (∗)(*) を 22 回行いコインが裏,表の順にでた場合には,白玉が 44 つ並ぶ。正の整数 nn に対して,手順 (∗)(*) を nn 回行った時点での (n+2)(n + 2) 個の玉の並び方を考える。

(1) n=3n = 3 のとき,右から 22 番目の玉が白玉である確率を求めよ。

(2) nn を正の整数とする。右から 22 番目の玉が白玉である確率を求めよ。

(3) nn を正の整数とする。右から 11 番目と 22 番目の玉がともに白玉である確率を求めよ。

出典

出典(引用): 令和7(2025)年度第2次学力試験 前期日程試験 数学(文科) 第3問(東京大学の第2次試験問題からの引用)(表記を Web 用に改変)

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