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東北大後期理系4番

1辺の長さが1の立方体ABCD-EFGHの辺の上を次の規則に従って動く点Mがある.

(i) 時刻0においてMは頂点Aの上にある.
(ii) 各辺上でのMの速さは1である. ただし,辺の途中で後戻りしない.
(iii) 各頂点においてMはとどまらず, その頂点を端点とする3本の辺の中から 確率$\dfrac{1}{3}$で1つを選んで次の頂点まで移動し続ける.
このとき,以下の問いに答えよ。

(1) 時刻4,5においてMが頂点Aの上にある確率をそれぞれ求めよ.

(2) 時刻$n$においてMが頂点Aの上にある確率を$n$を用いて表せ. ただし,$n$は負でない整数とする.

(3) 時刻8においてMが頂点Aの上にあるとき, その時刻までにMが立方体のすべての頂点を通る条件付き確率を求めよ.

解答