大学入試センター試験 2012年(平成24年) 追試 数学ⅠA 第4問 解説

アドバイス

この問題では、 解法1
表を書いて解く。おすすめだけど、あまり一般的ではないかも。
解法2
計算で解く。一般的な解法だけど、ちょっと面倒。
の2通りの解法が考えられる。
流れが全然違うので、別に解説する。ただし、(3)についてはどちらの解法でも共通の解き方になるので、ページの最後で解説した。

解法1:ア~キ

まず表を書く。

表A
A B C D E
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
A 1 -
2 -
3 -
B 1 -
2 -
3 -
C 1 -
2 -
3 -
D 1 -
2 -
3 -
E 1 -
2 -
3 -

2枚のカードの出る順は関係ないので、表の左下半分は考えなくてもいい。
見やすいように、オレンジのマスは3×3マスを1ブロックとして、ブロックごとに色を変えてある。


表Aより、マスの数は、数Bの範囲だけど等差数列の和の公式を使って、
14+13+12++3+2+1
=1214(14+1)
=715
=105
より、105通り。

解答ア:1, イ:0, ウ:5

別解

和の公式を使わずに、単純にマスを数えると、
オレンジ色のマスが
9マス×10ブロック
青いマスが
3マス×5ブロック
合わせて
910+35=105
である。

解答ア:1, イ:0, ウ:5


カードに書かれている文字が同じなのは、表Aの青い部分。
なので、場合の数は
3×5=15
より、15通り。

解答エ:1, オ:5


カードに書かれている文字が異なるのは、表Aのオレンジの部分。
アイウより、全部のマスは105個。 エオより、青いマスは15個。 よって、文字が異なる場合の数は
10515=90
より、90通り。

解答カ:9, キ:0

別解

余事象を使わずにオレンジのマスを数えると、9マスのブロックが10個あるので、
9×10=90
より、90通り。

解答カ:9, キ:0

解法1:(1)

表Aに得点を書き込んで、表Bを作った。

表B
A B C D E
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
A 1 - 2 3 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4
2 - 3 3 4 5 3 4 5 3 4 5 3 4 5
3 - 4 5 6 4 5 6 4 5 6 4 5 6
B 1 - 2 3 2 3 4 2 3 4 2 3 4
2 - 3 3 4 5 3 4 5 3 4 5
3 - 4 5 6 4 5 6 4 5 6
C 1 - 2 3 2 3 4 2 3 4
2 - 3 3 4 5 3 4 5
3 - 4 5 6 4 5 6
D 1 - 2 3 2 3 4
2 - 3 3 4 5
3 - 4 5 6
E 1 - 2 3
2 - 3
3 -

表Bには得点を全部書き込んでいるけれど、オレンジも青もブロック単位で同じパターンが繰り返されているだけだから、センター試験本番だと1ブロック分だけ書き込めばよい。


得点が6点になる確率は、表Bより
6点のマスは、オレンジのブロックあたり1個。 オレンジのブロックは10個。 アイウより、マスは全部で105個。 なので、
110105=221
である。

解答ク:2, ケ:2, コ:1


得点が5点になる確率は、表Bより
5点のマスは、オレンジのブロックあたり2個。 オレンジのブロックは10個。 アイウより、マスは全部で105個。 なので、
210105=421
である。

解答サ:4, シ:2, ス:1


得点が4点になる確率は、表Bより
4点のマスは、オレンジのブロックあたり3個。 オレンジのブロックは10個。 アイウより、マスは全部で105個。 なので、
310105=621式A
310105=27
である。

解答セ:2, ソ:7

解法1:(2)

得点が3点になる確率は、表Bより オレンジのブロックに ブロックあたり2個。 ブロックは10個。 青いブロックに ブロックあたり2個。 ブロックは5個。 アイウより、マスは全部で105個。 なので、
210+25105=22+221
210+25105=2321式B
210+25105=27
である。

解答タ:2, チ:7


得点が2点になる確率は、表Bより オレンジのブロックに ブロックあたり1個。 ブロックは10個。 青いブロックに ブロックあたり1個。 ブロックは5個。 アイウより、マスは全部で105個。 なので、
110+15105=2+121
210+25105=321
210+25105=17
である。

解答ツ:1, テ:7

別解

この部分は、余事象を使っても解ける。

得点は2,3,4,5,6のいずれかにしかならない。

クケコより、6点である確率は221 サシスより、5点である確率は421 式Aより、4点である確率は621 式Bより、3点である確率は621

以上より、得点が2点になる確率は、
12+4+6+621=211821
12+4+6+621=321
12+4+6+621=17
である。

解答ツ:1, テ:7

解法2:ア~キ

15枚のカードから2枚取り出すので、
15C2=151421
15C2=157=105式C
より、105通り。

解答ア:1, イ:0, ウ:5


カードに書かれている文字が同じ場合、

文字が同じになるのは、A-A,B-B,C-C,D-D,E-Eの5パターン。

A-Aが出るのは、A1,A2,A3の3枚のカードから2枚出ればよいので、3C2通り。

同様に、B-BもC-CもD-DもE-Eも3C2通りなので、文字が同じになる場合の数は
3C2×5=3C1×5
3C2×5=15
となり、15通り。

解答エ:1, オ:5


「カードに書かれている文字が異なる場合」の余事象は、「文字が同じ場合」。
なので、全体から文字が同じ場合を引き算しよう。
アイウより、すべての場合の数は105通り。 エオより、文字が同じ場合は15通り。 よって、文字が異なる場合の数は
10515=90
より、90通り。

解答カ:9, キ:0

別解

余事象を使わずに解くと以下のようになる。

例として、A-Bが出る場合を考えよう。
Aのカードの選び方は、A1,A2,A3の3通り。 Bのカードの選び方も、B1,B2,B3の3通り。 よって、A-Bが出る場合の数は3×3通り。

今はA-Bが出る場合を考えたけれど、B-Cが出てもA-Eが出てもよい。
出てもよい文字の組み合わせは、A,B,C,D,Eの5文字から2文字選べばよいので、5C2通り。

B-Cが出る場合の数も、A-Eが出る場合の数も、A-Bが出る場合の数と変わらないので、異なる文字のカードが出る場合の数は
5C2×3×3=543321
5C2×3×3=5233
5C2×3×3=90
なので、90通り。

解答カ:9, キ:0

解法2:(1)

得点が6点になるのは、
2枚のカードの文字が異なる 数字がともに3である 場合のみ。

カードの文字の選び方は、5つの文字から2つ選べばよいので、5C2通り。 数字の選び方は、3-3の1通り。 すべての場合の数は、式Cより157通り。

以上より、得点が6点になる確率は、
5C2×1157=5421157式D
5C2×1157=52157
5C2×1157=237
5C2×1157=221
である。

解答ク:2, ケ:2, コ:1


得点が5点になるのは、
2枚のカードの文字が異なる 数字が3-2または2-3である 場合のみ。

アドバイス

ここで、3-2と2-3は同じじゃんとか思うかもしれないけれど、違うんだ。
2枚のカードの文字がAとBだったとき、
3-2は、A3-B2が出るって意味 2-3は、A2-B3が出るって意味 で、別の場合になる。

カードの文字の選び方は、5つの文字から2つ選べばよいので、5C2通り。 数字の選び方は2通り。 すべての場合の数は、式Cより157通り。 以上より、得点が5点になる確率は、
5C2×2157
これは式Dの2倍なので、
=237×2
=421
である。

解答サ:4, シ:2, ス:1


得点が4点になるのは、
2枚のカードの文字が異なる 数字が3-1または2-2または1-3である 場合のみ。

カードの文字の選び方は、5つの文字から2つ選べばよいので、5C2通り。 数字の選び方は3通り。 すべての場合の数は、式Cより157通り。

以上より、得点が4点になる確率は、
5C2×3157
これは式Dの3倍なので、
=237×3式E
=27
である。

解答セ:2, ソ:7

解法2:(2)

得点が3点になるのは、
パターン1 2枚のカードの文字が異なる 数字が2-1または1-2である パターン2 2枚のカードの文字が同じ 大きい方の数字が3 の2パターンある。

パターン1のとき、
カードの文字の選び方は、5つの文字から2つ選べばよいので、5C2通り。 数字の選び方は2通り。 すべての場合の数は、式Cより157通り。 以上より、パターン1の確率は、
5C2×2157
これは式Dの2倍なので、
=437
である。

パターン2のとき、
カードの文字の選び方は、5つの文字から1つ選ぶので、5C1通り。 数字の選び方は3-1と3-2の2通り。 すべての場合の数は、式Cより157通り。 以上より、パターン2の確率は、
5C1×2157=52157式F
5C1×2157=237
である。

以上より、得点が3点になる確率は、AとBをたして、
437+237=637式G
437+237=27
である。

解答タ:2, チ:7


得点は2,3,4,5,6のいずれかにしかならない。

クケコより、6点である確率は221 サシスより、5点である確率は421 式Eより、4点である確率は621 式Gより、3点である確率は621

以上より、得点が2点になる確率は、
12+4+6+621
=211821
=321
=17
である。

解答ツ:1, テ:7

別解

おすすめではないけれど、余事象を使わずに解くと以下のようになる。

得点が2点になるのは、
パターン1 2枚のカードの文字が異なる 数字がともに1である パターン2 2枚のカードの文字が同じ 大きい方の数字が2 の2パターンある。

パターン1のとき、
カードの文字の選び方は、5つの文字から2つ選べばよいので、5C2通り。 数字の選び方は、1-1の1通り。 すべての場合の数は、式Cより157通り。 以上より、パターン1の確率は、
5C2×1157
これは式Dと同じなので、
=237
である。

パターン2のとき、
カードの文字の選び方は、5つの文字から1つ選ぶので、5C1通り。 数字の選び方は、2-1の1通り。 すべての場合の数は、式Cより157通り。 以上より、パターン2の確率は、
5C1×1157
これは式Fの12なので、
=137
である。

以上より、得点が2点になる確率は、CとDをたして、
237+137=337
237+137=17
である。

解答ツ:1, テ:7

解法1・2共通:(3)

これまでの結果から確率分布表をかくと、

表C
得点
確率 337 637 637 437 237 1

となる。

表Cより、求める期待値は
2×337+3×637+4×637
            +5×437+6×237
=23+36+46+54+6237
=6+18+24+20+1237
=8037
ありゃ。約分できない。
なので、期待値は
8021
である。

解答ト:8, ナ:0, ニ:2, ヌ:1