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105_07A_q11
105 指考數學甲 第 11 題
📅 105 年
📝 指考數學甲
第 11 題
題型:選填
課綱:99課綱
一圓盤分成標有數字 $0$、$1$ 的兩區域,且圓盤上有一可轉動的指針。已知每次轉動指針後,前後兩次指針停在同一區域的機率為 $\dfrac{1}{4}$,而停在不同區域的機率為 $\dfrac{3}{4}$。遊戲規則為連續轉動指針三次,計算指針在這三次所停區域的標號數字之和。若遊戲前指針的位置停在標號數字為 $1$ 的區域,則此遊戲的期望值為 ____。(化成最簡分數)
期望值
馬可夫鏈與條件機率
機率
機率
解題手法
分類討論
〔AI 推測〕
答案
$\dfrac{21}{16}$
詳解
設 $X_1, X_2, X_3 \in \{0, 1\}$ 分別表示第 $1, 2, 3$ 次轉動後指針所停區域的數字。遊戲數字之和為 $S = X_1 + X_2 + X_3$。根據期望值的加法性質: $$E[S] = E[X_1] + E[X_2] + E[X_3]$$ 由於 $X_i \in \{0, 1\}$,故 $E[X_i] = 1 \times P(X_i = 1) + 0 \times P(X_i = 0) = P(X_i = 1)$。我們只需計算每一次轉動後停在區域 $1$ 的機率。 已知起點 $X_0 = 1$。 - **第一次轉動**: $$P(X_1 = 1) = P(X_1 = X_0) = \dfrac{1}{4} \implies E[X_1] = \dfrac{1}{4}$$ - **第二次轉動**: $$P(X_2 = 1) = P(X_2 = 1 \mid X_1 = 1)P(X_1 = 1) + P(X_2 = 1 \mid X_1 = 0)P(X_1 = 0) = \dfrac{1}{4} \times \dfrac{1}{4} + \dfrac{3}{4} \times \left(1 - \dfrac{1}{4}\right)$$ $$P(X_2 = 1) = \dfrac{1}{16} + \dfrac{9}{16} = \dfrac{10}{16} = \dfrac{5}{8} \implies E[X_2] = \dfrac{5}{8}$$ - **第三次轉動**: $$P(X_3 = 1) = P(X_3 = 1 \mid X_2 = 1)P(X_2 = 1) + P(X_3 = 1 \mid X_2 = 0)P(X_2 = 0) = \dfrac{1}{4} \times \dfrac{5}{8} + \dfrac{3}{4} \times \left(1 - \dfrac{5}{8}\right)$$ $$P(X_3 = 1) = \dfrac{5}{32} + \dfrac{9}{32} = \dfrac{14}{32} = \dfrac{7}{16} \implies E[X_3] = \dfrac{7}{16}$$ 計算期望值之和: $$E[S] = \dfrac{1}{4} + \dfrac{5}{8} + \dfrac{7}{16} = \dfrac{4}{16} + \dfrac{10}{16} + \dfrac{7}{16} = \dfrac{21}{16}$$ 故此遊戲期望值為 $\dfrac{21}{16}$。
題目來源:
大學入學考試中心公開試題。
解析狀態:
本解析由 AI 輔助產出,未經人工審核,非官方詳解,僅供學習參考。如與官方公告不同,請以官方公告為準。