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少なくとも1回当たる確率は?

その他出題 ありだみかん2011-04-09
事件概要
数学の問題(高校生レベル)です。

当たる確率が1/2のくじを2回引いて
少なくとも1回当たりを引く確率は?
2回連続で外れる確率(1/2)×(1/2)=1/4を
1から引いて3/4ですよね。

じゃあ、これって当たる確率が低くなっていくと
どうなるんだろうか?
私は学生時代にパチスロをやりながら
よく考えていました。
確率1/300なのに300回やっても全然当たらないなんて
ボヤいている人をよく見かけたりしましたので。
当時、自分は数学専門だったのでこれを計算してみることにしました。
当たる確率が1/NのくじをN回引いたとき少なくとも
1回当たりを引ける確率はどれくらいなのか?
Nが大きくなっていくと何かの値に収束するのか?

どうせ、途中で計算できなくなるんだろうと
半信半疑でやってみると意外にも解を導きだすことが
出来たんです。
しかも高校生レベルの知識だけで!

計算していくと以下のようになります。
まず、1/NのくじがN回全てはずれる確率は(1-1/N)^N
ということはN回引いて少なくとも1回当たる確率は1-(1-1/N)^Nとなります。
ここまでは確率計算の常識ですよね?

それでは問題です。
N→∞のとき1-(1-1/N)^Nは何になるでしょうか?

全て半角で解答して下さい。
※数学記号を使用する場合も半角で、
 分数は「/」、巾乗は「^」を使用して下さい。
 「()」を使う場合は必要最低限でお願いします。

解答例)-1/3
封印された解答を開く
1-1/e
ヒント数学力あるのみ!頑張って!
解説最終的に求めるのは「1-(1-1/N)^N」の「N→∞」ですが、
まず「(1-1/N)^N」の部分に着目します。
-1/N=Xとおくと
(1-1/N)^N=(1+X)^-1/X=1/(1+X)^1/X
となります。

このときN→∞だとX→0となります。

ここで(1+X)^1/X (X→0)に見覚えはないでしょうか?
そうです。自然対数の底 e の定義です。
なので(1+X)^1/X → eですので

(1-1/N)^N → 1/e となります。
なので求めるべき「1-(1-1/N)^N」はN→∞のとき
「1-1/e」に収束するんです。
※意外とスッキリした値に収束するんですね。
 これが求まったときは嬉しかったです。

e=2.718281828459045・・・・
なので1-1/e≒0.63となります。
2/3より少ない程度なんですね!

捜査データ

解答数
372
歴代 6187位 / 16,274
正解数
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正解率
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その他カテゴリ平均 18%
評価
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8 pt / 歴代 3279位
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コメント
2
証言記録
正解率
5%
縦線 = カテゴリ平均

証言記録 (2)

すけきよ正解者
面白い結果ですね。
ありだみかん
>すけきよさん
ホントにオールラウンダーですね!
尊敬します!
苦手な分野とかないんですか???

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