黒玉 個,赤玉 個,白玉 個が入っている袋から玉を 個ずつ取り出し,取り出した玉を順に横一列に 個すべて並べる。ただし,袋から個々の玉が取り出される確率は等しいものとする。
(1) どの赤玉も隣り合わない確率 を求めよ。
(2) どの赤玉も隣り合わないとき,どの黒玉も隣り合わない条件付き確率 を求めよ。
取り出す順に並ぶので,どの並びも同じ確からしさで出ます。同じ色の玉は見分けが付かないので,色の並びだけを数えます。
全部の並べ方は 通りです。これが分母になります。
どの赤も隣り合わない並びを数えます。赤を先に置くと隣り合うかどうかが決まってしまうので,赤以外の 個(黒 ,白 )を先に並べます。並べ方は 通りです。
個が並ぶと,その間と両端で隙間が か所できます。 か所に赤を 個入れると隣り合ってしまうので,入れるのは 個までです。 か所から か所を選べば,どの赤も隣り合いません。
選び方は 通りです。赤以外の並べ方と掛けて 通りになります。
よって です。
素因数に分けると , です。約すと となります。
(2) では,いま数えた 通りがそのまま分母になります。条件付き確率とは,全体をこの 通りに取り替えることだからです。
赤以外の並び 通りを,黒の固まり方で分けます。黒が 個ともばらけている並びが 通り,黒 個だけがつながる並びが 通り,黒 個がつながる並びが 通りです。
ばらけている 通りは,白 個の間と両端の か所から黒を置く か所を選んだもので , 個つながる 通りは同じ か所から か所を選んだものです。残りが 通りになります。
つながった黒を離すには,その間の隙間へ赤を必ず入れるしかありません。ここが つに分ける理由で,使わなければならない隙間の数が組ごとに違います。
黒がばらけていれば縛りはなく 通り,黒 個がつながる並びでは か所を使って残り 個を か所へ置き 通り,黒 個がつながる並びでは か所を使って残り 個を か所へ置き 通りです。
組ごとに掛けて足します。 通りです。
分母は (1) で数えた 通りですから となります。
, ですから,約すと です。
です。条件を付けずに黒が隣り合わない確率は ですから,赤が散っている並びでは黒も散りやすい,と数で出ています。