甲從 $(3,4)$ 出發。每次移動:正面 $(1,-1)$,反面 $(-1,-1)$。因此每次移動 $y$ 坐標必定減 $1$,$x$ 坐標變化 $\pm 1$。
因為 $y$ 坐標每次減 $1$,起始 $y = 4$,所以最多移動 $4$ 次後 $y = 0$(到達 $x$ 軸)。若在此之前已達 $y$ 軸($x = 0$)或 $x$ 軸($y = 0$)即停止。
選項 $(1)$:
因為要停在 $(0,0)$ 必須同時 $x=0$ 且 $y=0$。若第 $4$ 步停在 $x$ 軸,$y = 0$ 且 $x$ 為奇數(因起始 $x=3$,每步 $x$ 變化 $\pm 1$,走 $4$ 步後 $x$ 與 $3$ 同奇偶性,即奇數),所以 $x \neq 0$。若第 $3$ 步停在 $y$ 軸,$x=0$ 且 $y = 4-3 = 1$,所以 $y \neq 0$。因此不可能停在 $(0,0)$。
選項 $(2)$:
因為停在 $y$ 軸必須 $x=0$,起始 $x=3$。若要第 $3$ 步後 $x=0$,須連續 $3$ 次反面(每次 $x$ 減 $1$),此時 $y = 4-3 = 1 \neq 0$,在 $y$ 軸上停止,恰好移動 $3$ 次,不是 $4$ 次。
選項 $(3)$:
因為停在 $y$ 軸的機率為連續 $3$ 次反面的機率 $\left(\frac{1}{2}\right)^3 = \frac{1}{8}$,而停在 $x$ 軸的機率為 $1 - \frac{1}{8} = \frac{7}{8}$,所以停在 $y$ 軸的機率小於停在 $x$ 軸的機率。
選項 $(4)$:
因為第 $4$ 步停在 $x$ 軸時,$x$ 坐標與初始 $3$ 同奇偶(偶數步後 $x$ 的奇偶性不變),即 $x$ 必為奇數,所以不可能停在偶數點 $(2,0)$,機率為 $0$。
選項 $(5)$:
因為停在 $(1,0)$ 表示 $4$ 步中 $x$ 坐標淨變化為 $-2$($3 + (-2) = 1$),即 $3$ 次反面 $1$ 次正面,排列數為 $C^4_3 = 4$ 種。停在 $(5,0)$ 表示 $x$ 坐標淨變化為 $+2$($3 + 2 = 5$),即 $3$ 次正面 $1$ 次反面,排列數為 $C^4_1 = 4$ 種。因為機率分別為 $\frac{4}{16} = \frac{1}{4}$ 與 $\frac{4}{16} = \frac{1}{4}$,所以機率相不同?等一下,兩者機率相同為 $\frac{4}{16} = \frac{1}{4}$?再檢查:停在 $(1,0)$ 有 $4$ 種路徑,停在 $(5,0)$ 也有 $4$ 種路徑,總共 $16$ 種路徑($4$ 步不提前停止的路徑)。但停在 $(1,0)$ 與 $(5,0)$ 的路徑數確實相等(對稱),所以機率相等。然而選項 $(4)$ 已正確,$(5)$ 若也正確則答案應含 $(5)$,但答案只有 $(4)$。檢查:停在 $(1,0)$ 需 $x$ 淨變化 $-2$($3$ 反 $1$ 正),停在 $(5,0)$ 需 $x$ 淨變化 $+2$($1$ 反 $3$ 正)。路徑數皆為 $4$。但須確認這些路徑中是否有些會提前停在 $y$ 軸。若前 $3$ 步全為反面,則第 $3$ 步已停在 $y$ 軸 $(0,1)$,不會走到第 $4$ 步。因此 $(1,0)$ 的路徑中,若有前三步為全反面且第四步為正面的路徑 $(反,反,反,正)$,則第 $3$ 步已停止在 $y$ 軸,不可能走到 $(1,0)$。所以實際能走到 $(1,0)$ 的路徑數要排除這種情形。$(反,反,反,正)$ 會在第 $3$ 步停在 $(0,1)$ 而止步。因此 $(1,0)$ 的有效路徑僅 $3$ 種。而 $(5,0)$ 需要 $3$ 正 $1$ 反,前三步不可能全反,所以 $4$ 種路徑均有效。因此機率不相等。
故選 $(4)$。