数学A : 場合の数と確率 大学入試センター試験 2008年追試 数学ⅠA第4問 解説
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その場合は、こちらのページをご覧ください。
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二次関数と確率をからめた問題が、過去何度か出題されている。
と言っても、二次関数の部分はぜんぜん難しくないから大丈夫。
(1)
$y=x^{2}$のグラフを $x$軸方向に$a$,$y$軸方向に$a-b$平行移動するので、移動後のグラフ$G$の
頂点の座標は
$(a,a-b)$式A
式は
$y=(x-a)^{2}+(a-b)$
$y$切片は
$(0-a)^{2}+(a-b)=a^{2}+a-b$
$(0-a)^{2}+(a-b)$$=a(a+1)-b$式B
となる。
まず、得点についてのルールを確認しよう。
$y=x^{2}$を平行移動したグラフは下に凸の放物線なので、グラフで考えると
図Aのとき0点
図Bまたは図Cのとき1点
図Dのとき2点
といえる。
アドバイス
$a$はさいころの目なので、必ず正の数。
つまり、グラフは必ず$x$軸の正の方向に移動する。
なので、図Eのような場合は起こらないので考えなくてよい。
このことから、
頂点の$y$座標 | ||||
---|---|---|---|---|
負 | $0$ | 正 | ||
グラフの $y$切片 | $0$以下 | 1点 | 0点 | |
正 | 2点 |
であることが分かる。
表Fを式A,式Bを使って$a$,$b$で表すと、表Gができる。
詳しく
式Aより、頂点の$y$座標が
負になるのは、
$a-b \lt 0$ より、
$a \lt b$ のとき
$0$になるのは、
$a-b=0$ より、
$a=b$ のとき
正になるのは、
$a-b \gt 0$ より、
$a \gt b$ のとき
である。
また、グラフの$y$切片が
$0$以下になるのは、
$a(a+1)-b\leqq 0$ より、
$a(a+1)\leqq b$ のとき
正になるのは、
$a(a+1)-b \gt 0$ より、
$a(a+1) \gt b$ のとき
である。
$a \lt b$ | $a=b$ | $a \gt b$ | |
---|---|---|---|
$a(a+1)\leqq b$ | 1点 | 0点 | |
$a(a+1)\gt b$ | 2点 |
表Gより、
$a \gt b$のとき、得点は0点
$a=b$のとき、得点は1点
である。
解答ア:0, イ:1
(2)(3)
PCでFirefoxをお使いの場合、表H~表Jが表示されないことがあります。
その場合、Firefoxのウインドウ幅を変えれば表示されるようになると思います。
表Gをもうちょっと分かりやすくしよう。
さいころを2個投げるので、目の出方は$6\times 6=36$通り。
これを6行$\times$6列の表にする。
まず、$a$と$b$の大小関係から。
$a=b$の場合を赤くすると、表Hができる。
小($b$) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
$1$ | $2$ | $3$ | $4$ | $5$ | $6$ | ||
大 ($a$) | $1$ | ||||||
$2$ | |||||||
$3$ | |||||||
$4$ | |||||||
$5$ | |||||||
$6$ |
$a=b$のとき1点,$a \gt b$のとき0点なので、
表Hの赤いマスは1点
赤いマスより左、つまり青いマスの部分は0点
だ。
赤いマスより右、つまり黄色いマスのときは、
$a(a+1)\leqq b$のとき、1点
$a(a+1) \gt b$のとき、2点
だけど、考えるよりもやってみた方が早い。
どうせ黄色いマスは15個しかないし。
まず$a(a+1)$を計算して、$b$と比較すると、図Iのようになる。
表中の
×の部分は$a(a+1)\leqq b$なので、1点
○の部分は$a(a+1) \gt b$なので、2点
だ。
小($b$) | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
$a(a+1)$ | $1$ | $2$ | $3$ | $4$ | $5$ | $6$ | ||
大 ($a$) | $1$ | $2$ | × | × | × | × | × | |
$2$ | $6$ | ○ | ○ | ○ | × | |||
$3$ | $12$ | ○ | ○ | ○ | ||||
$4$ | $20$ | ○ | ○ | |||||
$5$ | $30$ | ○ | ||||||
$6$ | $42$ |
表Iを見やすく整理すると、表Jになる。
小($b$) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
$1$ | $2$ | $3$ | $4$ | $5$ | $6$ | ||
大 ($a$) | $1$ | $1$ | $1$ | $1$ | $1$ | $1$ | $1$ |
$2$ | $0$ | $1$ | $2$ | $2$ | $2$ | $1$ | |
$3$ | $0$ | $0$ | $1$ | $2$ | $2$ | $2$ | |
$4$ | $0$ | $0$ | $0$ | $1$ | $2$ | $2$ | |
$5$ | $0$ | $0$ | $0$ | $0$ | $1$ | $2$ | |
$6$ | $0$ | $0$ | $0$ | $0$ | $0$ | $1$ |
それから、確認だけど、表の$36$個のマスは同じ確率で起こる。
アドバイス
考え方を詳しく説明したので、長くなってしまった。
ここでは説明のために表をたくさん書いたけど、試験本番では表H~表Jを分けて書く必要はない。
(2)
表Jを見ると、$a=1$の行には1点のマスが6個。
なので、6通り。
解答ウ:6
同様に、$a=2$の行には0点のマスが1個。
なので、1通り。
解答エ:1
また、1点のマスは2個。
なので、2通り。
解答オ:2
(3)
表Jのマスの数は全部で
$6\times 6=36$個
そのうち、
0点のマスは$15$個
なので、0点である確率は
$\displaystyle \frac{15}{36}=\frac{5}{12}$
である。
解答カ:5, キ:1, ク:2
また、
1点のマスは$12$個
なので、1点である確率は
$\displaystyle \frac{12}{36}=\frac{1}{3}$
である。
解答ケ:1, コ:3
アドバイス
次に問われている期待値は、今の教育課程からは外れている。
一応解説は書いておくけど、読み飛ばしてもらってかまわない。
表Jの全てのマスは同じ確率で起こるので、得点の期待値は表Jのすべての数の平均値と等しい。
表中、
0点のマスは$15$個 | |
1点のマスは$12$個 | |
2点のマスは$9$個 |
なので、平均値は
$\displaystyle \frac{\textcolor{cyan}{\cancel{\textcolor{black}{0\times 15}}} +1\times \textcolor{red}{\cancelto{2}{\textcolor{black}{12}}} + \textcolor{red}{\cancel{\textcolor{black}{2}}} \times \textcolor{red}{\cancelto{3}{\textcolor{black}{9}}}}{\textcolor{red}{\cancelto{6}{\textcolor{black}{36}}}}=\frac{2+3}{6}$
$\displaystyle =\frac{5}{6}$
である。
解答サ:5, シ:6