2018 AIME II 第 13 题
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13.
Misha 掷一枚标准公平六面骰,直到她在连续三次掷骰中按顺序掷出 -- 为止。她掷骰次数为奇数的概率为 ,其中 与 是互质正整数。求 。
Misha rolls a standard, fair six-sided die until she rolls -- in that order on three consecutive rolls. The probability that she will roll the die an odd number of times is where and are relatively prime positive integers. Find
答案:647
解答:
令 为总掷骰次数为奇数的概率;令 为已经先掷出一个 时这个概率,令 为已经先掷出 - 时这个概率(每种情况下都从已经掷出的骰数开始计数)。按下一次掷骰分类,并注意当计数重新开始时,已经用掉的掷骰次数会翻转所需奇偶性。从全新状态开始:若掷出 ,转到状态 ;否则用掉一次掷骰,之后需要偶数次续程。已有一个 时:若再掷出 ,说明第一个 被浪费,需要 型的偶数次续程;若掷出 ,转到 ;否则浪费前两次掷骰。已有 - 时:若掷出 ,以 次掷骰结束(奇数);若掷出一,带着浪费的两次掷骰重回 状态;否则浪费三次掷骰。因此
第一个方程给出 ;把第三个方程代入第二个方程得 ,所以 ,从而 , 。因为 是质数,所以 。
Let be the probability that the total number of rolls is odd; let be that probability given that the first roll is a and given that the first two rolls are - (in each case counting all rolls). Condition on the next roll, noting that whenever the count restarts, the rolls already used flip the required parity. Starting fresh: a leads to state anything else uses one roll, after which an even continuation is needed. After a another means the first roll is wasted, needing an even continuation of the -type; a leads to anything else wastes both rolls. After - a finishes in rolls (odd); a restarts at the -state with two wasted rolls; anything else wastes all three. Thus
The first equation gives substituting the third into the second yields so giving and Since is prime,
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