問題11612・・・やどかりさんのブログ http://blogs.yahoo.co.jp/oka_yadokary/37200331.html#37200331 より Orz〜
赤球 30 個,白球 87 個の 計 117 個の球が入った袋から 無作為に2球を取り出すとき
2球の色が異なる確率を p とするとき、p=?
また、m<n ,m+n<117 として、
赤球m個,白球n個の 計 m+n 個の球が入った袋から無作為に2球を取り出すとき
2球の色が異なる確率が p であるとき (m,n)=?
解答
赤球m個,白球n個が入った袋から無作為に2球を取り出すとき 2球の色が異なる確率は、
mn/m+nC2=2mn/{(m+n)(m+n−1)} だから、
p=2・30・87/(117・116)=5/13 です。
2mn/{(m+n)(m+n−1)}=5/13 だから、26mn=5(m+n)(m+n−1) 、
m+n ,m+n−1 のいずれかは 13 の倍数です。
m+n が 13 の倍数のとき、m+n=13k (k≦8) とすれば、
26mn=5(m+n)(m+n−1) より 26mn=5・13k(13k−1) 、mn=5k(13k−1)/2 、
(m−n)2=(m+n)2−4mn=169k2−10k(13k−1)=k(39k+10) 、
この式において、(k,(m−n)2)の組は、
(1,49),(2,2・88),(3,3・127),(4,4・166),(5,5・205),(6,6・244),(7,7・283),(8,8・322) 、
(m−n)2 が平方数になるのは (k,(m−n)2)=(1,49) のときで、
m−n=−7,m+n=13k=13 だから、(m,n)=(3,10) です。
m+n−1 が 13 の倍数のとき、m+n−1=13k (k≦8) とすれば、
26mn=5(m+n)(m+n−1) より 26mn=5・(13k+1)・13k 、mn=5k(13k+1)/2 、
(m−n)2=(m+n)2−4mn=169k2+26k+1−10k(13k+1)=(3k+1)(13k+1) 、
この式において、(k,(m−n)2)の組は、
(1,4・14),(2,7・27),(3,10・40),(4,13・53),(5,16・66),(6,19・79),(7,22・92),(8,25・105) 、
これが平方数になるのは (k,(m−n)2)=(3,10・40) のときで、
m−n=−20,m+n=13k+1=40 だから、(m,n)=(10,30) です。
[参考1]
26mn=5(m+n)(m+n−1) より、m,n の少なくとも一方は5の倍数です。
5の倍数の方を 5k,他方を x とすれば、
26・5k・x=5(x+5k)(x+5k−1) 、26kx=(x+5k)(x+5k−1) 、
x2−(16k+1)x+5k(5k−1)=0 、その解の和は 16k+1 です。
(m,n)=(30,87) が解だから、5k=30 とすれば解の和は 16k+1=97 、
x=87 は解だから x=10 も解、(m,n)=(10,30) も解です。
(m,n)=(10,30) が解だから、5k=10 とすれば解の和は 16k+1=33 、
x=30 は解だから x=3 も解、(m,n)=(3,10) も解です。
全部という保証はありませんが、該当する(m,n)が求められます。
[参考2]
x2−(16k+1)x+5k(5k−1)=0 の判別式 52k(3k+1)+1 が平方数になるものを
k≦2000000 の範囲でプログラムで求めると以下のようになります。
k=2 ,(m,n)=(3,10),(10,30)
k=6 ,(m,n)=(10,30),(30,87)
k=108 ,(m,n)=(189,540),(540,1540)
k=308 ,(m,n)=(540,1540),(1540,4389)
k=5406 ,(m,n)=(9487,27030),(27030,77010)
k=15402 ,(m,n)=(27030,77010),(77010,219403)
k=270200 ,(m,n)=(474201,1351000),(1351000,3849000)
k=769800 ,(m,n)=(1351000,3849000),(3849000,10965801)
*とにかく地道に…^^;
(30*29+87*86)/(117*116)=8/13 so…p=1-8/13=5/13
分子が13になる場合を考えて具体的に計算してみた…^^; so… (m(m-1)+(13-m)(12-m))/(13*12)=8/13 から…m=3 (m(m-1)+(40-m)(39-m))/(40*39)=8/13 から…m=10 so… (m,n)=(3,10), (10,30)
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