2023.08.26記
[5] または正の整数の値をとる変数 , がある. が整数 ()の値をとる確率と, が整数 ()の値をとる確率は,ともに であるとする.ここで, である.)
いま,任意の整数 ,(,)に対して, なる事象と なる事象は独立であり,また, となる確率は に等しいという.このとき,(,,,……)と の値を求めよ.
2020.12.14記
[解答]
になる確率は だから
が成立する.
になる確率は だから
が成立する.
のとき、
のとき、より
により、 と推測できるので帰納法で証明する.
のとき成立
のときに成立すると仮定すると
により となって のときも成立.
よって,任意の自然数について が成立.
このとき
により, だから となる.
あとは真面目に
とおき、
から、 とすると
となり, となる.
なお、後半の別解として
(∵)
とうのは有名.
さて、() は確率 で表が出るコインを投げたときに 回目で始めて表がでる確率に等しい.これは幾何分布と呼ばれ、その期待値は、確率 で表が出るのだから、表が出るまでの回数は となる、という直感と同じ結果になる.
つまり, が成立する.
この式で とおくと
つまり, が得られる.