每日一题[1880]概率分布

已知正三角形被线段划分成 9 个小正三角形,1 个小球从 P 区域出发,每 1 秒后等可能的到达相邻的区域,求 n 秒后小球到达 Q 区域的概率.

答案    {0,n=2k1,13(112k),n=2k.

解析    如图染色,则奇数秒后小球位于白色区域,偶数秒后小球位于蓝色区域.

n 秒后到到达 P,Q,R 区域的概率分别为 Pn,Qn,Rn,则当 n=2k1 时,Pn=Qn=Rn=0;当 n=2k 时,有{P2(k+1)=P2k(131+1312+1312)+Q2k(1312)+R2k(1312),Q2(k+1)=P2k(1312)+Q2k(1312+131+1312)+R2k(1312),R2(k+1)=P2k(1312)+Q2k(1312)+R2k(1312+131+1312),

而事实上 Qn=Rn,因此{P2(k+1)=23P2k+13Q2k,Q2(k+1)=16P2k+56Q2k,
于是P2(k+1)+αQ2(k+1)=(23+16α)P2k+(13+56α)Q2k,
P0=1Q0=0,令13+56α23+16α=αx=1x=2,
于是{P2(k+1)Q2(k+1)=12(P2kQ2k),P2(k+1)+2Q2(k+1)=P2(k+1)+2Q2(k+1),{P2kQ2k=12k,P2k+2Q2k=1,
解得 Q2k=13(112k). 综上所述,n 秒后小球到达 Q 区域的概率 Qn={0,n=2k1,13(112k),n=2k.

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