平成13年4月15日

[流れ星]

        第73回数学的な応募問題

          <解答募集期間:4月15日〜4月29日>

[最大数の確保]

太郎さんは、ときどき大学入試問題を見ています。過去の早稲田大学の入試問題を参考にして作問します。
「nを2以上の自然数とし、次の操作を考える。
『操作1』:1からnまでの自然数を1枚ずつ書いたn枚の札を無作為に1列に並べる。
『操作2』:1枚目の札を手元に取る。
『操作3』:2枚目以降、n枚目の札まで順に見ていき、手にしている札よりもそれが大きい数値の札であるならば、そのた      びに手の札と入れ換える。
 このとき、『操作3』で入れ換えがk回起きる並び方の数をF(n、k)とする。ただし、最初に手にした1枚の札は操作の回数としては、0回とします。また、F(1、0)=1とします。」
 例えば、5枚の札が
2,1,3,5、4と1列に並んだとします。
最初に2を手元に入れます。次の1は2より大きくありませんから、入れ替えの操作はしない。次の3は手にしている2の札と比べて大きい数ですから、1回目の入れ換え操作をします。そして、5の札が並んでいますから、2回目の入れ換え操作をします。この場合は、k=2の並び方の1例です。ここから、問題です。

問題1:F(2、0)、F(2、1)の値を求めてください。
問題2:F(3、0)、F(3、1)、F(3、2)の値を求めてください。
問題3:F(4、0)、F(4、1)、F(4、2)、F(4、3)の値を求めてください。
問題4:F(5、0)、F(5、1)、F(5、2)、F(5、3)、F(5、4)の値を求めてください。
問題5:規則性を発見して、漸化式を求めてください。
問題6:入れ換えの回数の期待値をE(n)としたとき、E(n)とE(n―1)の間に成り立つ関係式をみつけて、E(n)をnで表してください。

皆さん、考え方がわかったら、全部でなくていいですから、とペンネームを添えて、メールで送ってください。待っています。

    <自宅>  mizuryu@aqua.ocn.ne.jp