2つの状態の間を移る確率の漸化式(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 2つの状態の間を移る確率の漸化式(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
正三角形 ABC の頂点上を動く点 P がある.P は 1 秒ごとに,今いる頂点以外の 2 つの頂点のどちらかへ,それぞれ確率 $\dfrac{1}{2}$ で移動する.最初 P は頂点 A にある.$n$ 秒後に P が A にある確率 $p_n$ を求めよ.
$(n+1)$ 秒後に A にあるのは,$n$ 秒後に A 以外の頂点(確率 $1-p_n$)にあって,次に A へ移動する(確率 $\dfrac{1}{2}$)場合に限る.よって
\[ p_{n+1}=\frac{1}{2}(1-p_n) \]
$p_{n+1}-\dfrac{1}{3}=-\dfrac{1}{2}\left(p_n-\dfrac{1}{3}\right)$ と変形できる.$p_0=1$ とみると,数列 $\left\{p_n-\dfrac{1}{3}\right\}\ (n=0,\,1,\,2,\,\cdots)$ は初項 $p_0-\dfrac{1}{3}=\dfrac{2}{3}$,公比 $-\dfrac{1}{2}$ の等比数列であるから
\[ p_n-\frac{1}{3}=\left(1-\frac{1}{3}\right)\left(-\frac{1}{2}\right)^n \qquad\text{よって}\quad p_n=\frac{1}{3}+\frac{2}{3}\left(-\frac{1}{2}\right)^n \]
(確認:$p_1=0$,$p_2=\dfrac{1}{2}$)
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