統計検定 準1級 過去問 解答/解答例と解説
2016年06月19日 (日) 試験

選択問題及び部分記述問題 問11

問題の要約
  • 0 と 1 で示された位置があり,サイコロを投げて移動

  • Xt : 時点 t (t=0,1,) の位置

    P(Xt+1=0Xt=0)=16     (Xt=0 で,3の目がでる)

    P(Xt+1=1Xt=0)=56     (Xt=0 で,3以外の目がでる)

    P(Xt+1=0Xt=1)=12     (Xt=0 で,偶数の目がでる)

    P(Xt+1=1Xt=1)=52     (Xt=0 で,奇数の目がでる)

  1. サイコロを 5回投げ,3, 6, 4, 3, 5 の目が出た.

    どのように移動するか.

  2. 次の関係が成立する.

    pt=P(Xt=0)
    qt=P(Xt=1)
    pt+1=P(Xt+1=0)
    qt+1=P(Xt+1=1)
    (pt+1,qt+1)=(pt,qt)(abcd)
    推移行列を求めよ.

  3. t のとき,(pt, qt) の値を求めよ.

解答
  1. 答 : ④

    0 → 0 → 1 → 1 → 0 → 1

  2. 答 : ③

    pt+1=pt×P(Xt+1=0Xt=0)+qt×P(Xt+1=0Xt=1)
    qt+1=pt×P(Xt+1=1Xt=0)+qt×P(Xt+1=1Xt=1)
    なので,
    (pt+1,qt+1)=(pt,qt)(P(Xt+1=0Xt=0)P(Xt+1=1Xt=0)P(Xt+1=0Xt=1)P(Xt+1=1Xt=1))=(pt,qt)(16561212)

  3. 答 : ①

    次の連立漸化式を解く.

    {pt+1=16pt+12qt  (1)qt+1=56pt+12qt  (2)
    pt+2 を解いてみる.
    pt+2=16pt+1+12qt+1=16pt+1+12(56pt+12qt)
    ここで,(1)より,
    12qt=pt+116pt
    なので,
    pt+2=16pt+1+12(56pt+pt+116pt)=46pt+1+13pt
    特性方程式
    x2=46x+13
    の解は,
    3x22x1=0
    (3x+1)(x1)=0
    x=1, 13
    よって,
    pt+1pt=13×(pt+1pt)
    pt+1+13pt=1×(pt+1+13pt)
    これらより,
    pt+1pt=(p2p1)(13)t1
    pt+1+13pt=(p2+13p1)×1t1
    両辺を引くと,
    pt13pt=(p2p1)(13)t1(p2+13p1)
    pt=34(p2p1)(13)t1+34(p2+13p1)
    t とすれば,
    limtpt=34(p2+13p1)
    ところで,
    (p1,q1)=(p0,q0)(16561212)=(1,0)(16561212)=(16,56)
    (p2,q2)=(p1,q1)(16561212)=(16,56)(16561212)=(16×16+56×12, 16×56+56×12)=(136+512, 536+512)=(49, 59)
    なので,
    limtpt=34(49+13×16)=34(49+118)=34(8+118)=34×12=38
    ここで,(1)より,
    qt=2pt+113pt
    よって,
    limtqt=limt(2pt+113pt)=2limtpt+113limtpt=2×3813×38=3418=58
    以上より,
    (pt, qt)(38, 58)    (t)