【2つの問題の違い】
まず何が違うのか、ですが、抽出方法が違います。
サイコロも1~6のカードを取り出すのと同じ試行なので、
カードを取り出す試行で例えますが、
基本問題は、1枚取り出して、元に戻さずに次の1枚を取り出す「非復元抽出」、
Practiceは、1枚取り出して、元に戻して次の1枚を取り出す「復元抽出」、
という違いがあります。
以下、問題に沿って、違いを詳しく書きます。
【復元抽出:Practice】
Practiceは復元抽出なので、同じ確率の試行を繰り返すことになりますが、
それぞれの試行は別に行なわれているので、
(a,b)と(b,a)は別のものと捉えるほうが計算しやすいです。
その大きな理由は、ゾロ目dの扱いです。
解説では、例えば、事象Aが起こるのは、
(3,3)(3,4)(3,5)(3,6)(4,3)(5,3)(6,3)としていますが、
こうすると、どの組合せも、確率が1/36に揃います。
そのため、この7通りをそのまま分子に使えるわけです。
ところが、(a,b)と(b,a)は同じものと捉えて、
事象Aが起こるのは、(3,3)(3,4)(3,5)(3,6)とすると、
(3,3)の確率が1/36、(3,4)(3,5)(3,6)の確率は2/36なので、
単純に4通りを分子にできなくなってしまうからです。
それでも無理に(a,b)と(b,a)は同じものと捉えると、
こんな面倒な解き方になります。
事象Aが起こるのは、(3,3)(3,4)(3,5)(3,6)
また、2個のサイコロの確率は、ゾロ目は1/36、ゾロ目以外は2/36なので、
事象Aの確率は、1/36 + 3x2/36 = 7/36
事象Bが起こるのは、(1,4)(2,4)(3,4)(4,4)
また、事象Bの確率は、1/36 + 3x2/36 = 7/36
事象A∩Bが起こるのは、(3,4)
また、事象A∩Bの確率は、2/36
よって、求める確率は、7/36 + 7/36 - 2/36 = 1/3
単純に場合の数が使えないのがわかると思います。
【非復元抽出:基本問題】
基本問題は、取り出したカードを戻さないので、1枚ごとに確率が変わります。
その計算に適した計算方法が、P(順列)やC(組合せ)です。
たいていの問題は、PでもCでも、どちらを使っても解けるので、
(a,b)と(b,a)を同じものと捉えて解きたい場合はC(組合せ)、
(a,b)と(b,a)を別のものと捉えて解きたい場合はP(順列)で解きます。
解説ではCを使って解いていますが、
以下のように、Pを使って解いてもいいです。
あえて解説と同じ考え方で解きますが、
27枚から2枚取り出す方法は、27P2通り
(1)同じ数字の3枚から2枚取り出す方法は、9x3P2=54通り
よって、求める確率は、54/27P2 = 1/1
(2)2枚の札の合計が5以下の組は、次の10通りである。
{1,1}{1,2}{1,3}{1,4}{2,1}{2,2}{2,3}{3,1}{3,2}{4,1}
ゆえにその場合の数は、
2x3P2 + 8x3C1x3C1 = 84通り
また、2枚が同じで、かつ和が5以下は{1,1}{2,2}だけであるから、
2x3P2 = 12通り
よって、求める確率は、
54/27P2 + 84/27P2 - 12/27P2 = 126/27P2 = 7/39
要するに、(a,b)と(b,a)を別のものと捉えても、
数え方が分母、分子とも倍になるだけなので、
正解になるということです。
・ゾロ目
それでは何故復元抽出と違って、(a,b)と(b,a)を
別のものと捉えても同じものと捉えてもいいのか、ですが、
ゾロ目の計算方法が違います。
非復元抽出では、
同じ数字のカードがなければ、ゾロ目は出ない
同じ数字のカードが複数枚あれば、ゾロ目は出るが、
(a,b)と(b,a)を別のものと捉えても同じものと捉えても、
ゾロ目だけは別の確率計算が必要になるので、手間は同じ
よって、PでもCでも、どちらで計算してもいい、です。
【まとめ】
Q:基本問題では(a,b)と(b,a)は同じもの、
Practiceでは別のものと捉えているが、違いは何か。
A:基本問題は非復元抽出なので、どう捉えてもいい。
解説はたまたま同じと捉えただけ。
Practiceは復元抽出なので、別のものと捉えるほうが
場合の数が数えやすい。
Q:その理由は?
A:ゾロ目があるから。
復元抽出では、別のものと捉えると、
ゾロ目とその他の確率が同じになるので、計算しやすい。
非復元抽出では、どう捉えても、ゾロ目は別の計算が必要なので、
手間は同じ。よって、どう捉えてもいい。
Q:順番に取り出したか、同時に取り出したかは関係あるか。
A:取り出し方に時差があっても確率は同じ。よって、全く関係ない。