東京大学 工学系研究科 2020年度 数学 第6問
Author
祭音Myyura (co-authored with GPT 6 Astra)
Description
独立な n 回の試行を行い、各回で +1 点または −1 点をそれぞれ確率 1/2 で得る。第 k 回の得点を Xk、Sk=∑i=1kXi とする。以下、n≥4 は偶数、t は 2≤t≤n を満たす偶数とする。
I. P(S4=0) を求めよ。
II. Pn(t)=P(Sn=t) を求めよ。
III. Pn+(t)=P(S1=1,Sn=t) を求めよ。
IV. Pn−(t)=P(S1=−1,Sn=t) を求めよ。
V. Qn(t)=P(S1>0,…,Sn−1>0,Sn=t) とする。まず Pn+,Pn− を用いて表し、次に Pn を用いて表せ。
VI. P(S1>0,…,Sn>0) を求めよ。
题目描述
n 次相互独立的试验中,每次以相同概率 1/2 得到 +1 或 −1 分。令第 k 次的得分为 Xk、Sk=∑i=1kXi。以下 n≥4 为偶数,t 为满足 2≤t≤n 的偶数。
I. 求 P(S4=0)。
II. 令 Pn(t)=P(Sn=t),求 Pn(t)。
III. 令 Pn+(t)=P(S1=1,Sn=t),求 Pn+(t)。
IV. 令 Pn−(t)=P(S1=−1,Sn=t),求 Pn−(t)。
V. 令 Qn(t)=P(S1>0,…,Sn−1>0,Sn=t)。先用 Pn+,Pn− 表示 Qn,再用 Pn 表示。
VI. 求 P(S1>0,…,Sn>0)。
Kai
I–IV.
k=(n+t)/2 とおく。これは n 回中で +1 が出る回数である。直接数え上げて
P(S4=0)=24(24)=83,Pn(t)=2−n(kn).
最初の符号を固定すると
Pn+(t)=2−n(k−1n−1)=2nn+tPn(t),
Pn−(t)=2−n(kn−1)=2nn−tPn(t).
範囲外の二項係数は零とする。
最初に +1 へ進んだ後、終点に達する前に零へ戻る経路を考える。出発点から初めて零に戻る時点までを横軸について反射すると、最初に −1 へ進んで同じ終点に達する経路と一対一に対応する。したがって
Qn(t)=Pn+(t)−Pn−(t)=ntPn(t).
VI.
正の偶数の終点について和をとり、二項係数の差を望遠和として計算すると
P(S1>0,…,Sn>0)=2−nk=n/2+1∑n[(k−1n−1)−(kn−1)]=2−n(n/2n−1)=2−n−1(n/2n).