大学入学共通テスト(数学) 過去問
令和4年度(2022年度)本試験
問36 (数学Ⅰ・数学A(第3問) 問8)
問題文
複数人がそれぞれプレゼントを一つずつ持ち寄り、交換会を開く。ただし、プレゼントはすべて異なるとする。プレゼントの交換は次の手順で行う。
手順
外見が同じ袋を人数分用意し、各袋にプレゼントを一つずつ入れたうえで、各参加者に袋を一つずつでたらめに配る。各参加者は配られた袋の中のプレゼントを受け取る。
交換の結果、1人でも自分の持参したプレゼントを受け取った場合は、交換をやり直す。そして、全員が自分以外の人の持参したプレゼントを受け取ったところで交換会を終了する。
(2)4人で交換会を開く場合、1回目の交換で交換会が終了する確率を次の構想に基づいて求めてみよう。
構想
1回目の交換で交換会が終了しないプレゼントの受け取り方の総数を求める。そのために、自分の持参したプレゼントを受け取る人数によって場合分けをする。
1回目の交換で、4人のうち、ちょうど1人が自分の持参したプレゼントを受け取る場合は( サ )通りあり、ちょうど2人が自分のプレゼントを受け取る場合は( シ )通りある。このように考えていくと、1回目のプレゼントの受け取り方のうち、1回目の交換で交換会が終了しない受け取り方の総数は( スセ )である。
したがって、1回目の交換で交換会が終了する確率は( ソ/タ )である。
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問題
大学入学共通テスト(数学)試験 令和4年度(2022年度)本試験 問36(数学Ⅰ・数学A(第3問) 問8) (訂正依頼・報告はこちら)
複数人がそれぞれプレゼントを一つずつ持ち寄り、交換会を開く。ただし、プレゼントはすべて異なるとする。プレゼントの交換は次の手順で行う。
手順
外見が同じ袋を人数分用意し、各袋にプレゼントを一つずつ入れたうえで、各参加者に袋を一つずつでたらめに配る。各参加者は配られた袋の中のプレゼントを受け取る。
交換の結果、1人でも自分の持参したプレゼントを受け取った場合は、交換をやり直す。そして、全員が自分以外の人の持参したプレゼントを受け取ったところで交換会を終了する。
(2)4人で交換会を開く場合、1回目の交換で交換会が終了する確率を次の構想に基づいて求めてみよう。
構想
1回目の交換で交換会が終了しないプレゼントの受け取り方の総数を求める。そのために、自分の持参したプレゼントを受け取る人数によって場合分けをする。
1回目の交換で、4人のうち、ちょうど1人が自分の持参したプレゼントを受け取る場合は( サ )通りあり、ちょうど2人が自分のプレゼントを受け取る場合は( シ )通りある。このように考えていくと、1回目のプレゼントの受け取り方のうち、1回目の交換で交換会が終了しない受け取り方の総数は( スセ )である。
したがって、1回目の交換で交換会が終了する確率は( ソ/タ )である。
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この過去問の解説 (2件)
01
4人をA・B・C・D、プレゼントもA・B・C・Dとします。
1回目で交換会が終わらないのは、少なくとも1人が自分のプレゼントを受け取るときです。
これは次のように数えられます。
・全部の受け取り方:4!=24通り
・1回目で終わる受け取り方(だれも自分のものを受け取らない):9通り
したがって、終わらない受け取り方は
24−9=15通りです。
(問題文の構想どおりに分けても、
8通り(ちょうど1人)+6通り(ちょうど2人)+1通り(全員)=15通り
になります。)
補足として、「ちょうど3人が自分のものを受け取る」は起こりません。
3人が自分のものを受け取っていたら、残り1人も必ず自分のものを受け取ってしまい、結局「全員が自分のものを受け取る(1通り)」になります。
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02
場合の数と確率の問題です。
公式をきちんと使えることも大切ですが、
数が少ない場合は実際に考えられるパターンを書いてみて、
自分の回答が間違っていないか確認するようにしましょう。
1回目の交換で交換会が終了しない受け取り方は、以下の4つの場合に分けられます。
(1)ちょうど1人が自分の持参したプレゼントを受け取る場合・・・8通り
(2)ちょうど2人が自分の持参したプレゼントを受け取る場合・・・6通り
(3)ちょうど3人が自分の持参したプレゼントを受け取る場合
(4)ちょうど4人が自分の持参したプレゼントを受け取る場合
(1)(2)については前問で考えたので、(3)(4)について考えます。
(3)ですが、3人のプレゼントの受け取り方を決めると、残り一人の受け取り方は自動的に決まるので、
ちょうど3人が自分の持参したプレゼントを受け取る場合は0通りになります。
(4)について、ちょうど4人が自分の持参したプレゼントを受け取る場合は、
4C4=1通りになります。
よって、1回目の交換で交換会が終了しない受け取り方は、
8+6+0+1=15通りになります。
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