慶應商の2023論文の問題なんですが4枚のカードの並べ方は4!だから、シャッフルする平均回数は4!とところがよくわかりません、自分は÷2をしてしまいました

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1036282

2026-03-11 08:00

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問題文がわからないので、何のためにシャッフルしているのか、何回シャッフルするのかがわからないのですが、たぶん「初めて[1234]の順になるまでのシャッフルの平均回数」ということだと思います。

理系の人なら一般的な場合を調べたがるので、以下のようにすればよいのですが、わかりにくければ p=1/2(コインを表が出るまで投げるときの平均回数)や、p=1/4!(本問のケース、シャッフルして [1234]になる確率は 1/4!)を代入して考えてください。



反復試行において、事象A(確率 pで起こる)が初めて起こるまでの平均回数は 1/p

※コインのケースなら平均2回、本問のケースなら平均4!回。直感的に理解しやすい回数だと思うので、覚えておくとよいでしょう。

(証明)

Aの余事象の確率を qとすれば、p+q=1

n回目に初めてAが起こる確率:qⁿ⁻¹・p

よって、平均回数は

Σ[n=1→∞]n・qⁿ⁻¹・p

ここで、第n項までの部分和を Sₙとすれば

Sₙ=1・q⁰・p+2・q¹・p+…+n・qⁿ⁻¹・p … ①

(よくある等差数列と等比数列の和の形)

qSₙ=1・q¹・p+2・q²・p+…+n・qⁿ・p … ②

①-②より

(1-q)Sₙ=p(q⁰+q¹+…+qⁿ⁻¹)-n・qⁿ・p

pSₙ=p(1-qⁿ)/(1-q)-n・qⁿ・p

∴ Sₙ=(1-qⁿ)/p-n・qⁿ

したがって

Σ[n=1→∞]n・qⁿ⁻¹・p=Σ[n=1→∞]Sₙ=1/p

(証明終)

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