2013 AIME I Problem 6
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6.
Melinda has three empty boxes and textbooks, three of which are mathematics textbooks. One box will hold any three of her textbooks, one will hold any four of her textbooks, and one will hold any five of her textbooks. If Melinda packs her textbooks into these boxes in random order, the probability that all three mathematics textbooks end up in the same box can be written as where and are relatively prime positive integers. Find
Answer: 47
Small Hint:
Compute separately the probability that all three math books land in the -box, the -box, and the -box
Big Hint:
For the box holding books, that probability is add the three fractions
Solution:
Focus on one box at a time. The box of books receives a uniformly random -subset of the books, so the probability that it contains all three math books is For and this gives and
The events are disjoint, so the total probability is and
Problem 6 in Other Years
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