2026 AIME I 第 9 题
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9.
Joanne 有一个空白的公平六面骰子,以及六张贴纸,每张贴纸分别标有从 到 的一个不同整数。 Joanne 掷骰子,然后把标有 的贴纸贴在朝上的面上。她再掷一次骰子,把标有 的贴纸贴在朝上的面上, 并继续这个过程,按顺序贴完其余贴纸。如果骰子朝上的面已经有贴纸,则新贴纸盖在旧贴纸上。设 为如下条件概率:在所有偶数编号贴纸最终都可见的条件下,过程结束时恰好有一个面仍为空白。若 可写成 ,其中 和 为互质正整数,求 。
Joanne has a blank fair six-sided die and six stickers each displaying a different integer from to Joanne rolls the die and then places the sticker labeled on the top face of the die. She then rolls the die again, places the sticker labeled on the top face, and continues this process to place the rest of the stickers in order. If the die ever lands with a sticker already on its top face, the new sticker is placed to cover the old sticker. Let be the conditional probability that at the end of the process exactly one face has been left blank, given that all the even-numbered stickers are visible on faces of the die. Then can be written as where and are relatively prime positive integers. Find
答案:29
解答:
令 为每次掷出的朝上面,它们在六个面上独立均匀。贴纸 被贴在面 上,并最终可见当且仅当对所有 都有 (贴纸 总是可见)。所以条件事件为 且 。按 的顺序计数,得到 个序列,全集为 个序列。
一个面为空白当且仅当它从未在 中出现,所以恰好一个空白面意味着序列取到 恰好 个不同值,即恰有一次重合 ,其中 ,其余值都不同。 该重合不能违反条件:配对 以及 、 被禁止,剩下 个配对 、、、、、、 、、。对每个允许的配对,五个不同值可用 种方式分配;由于唯一重复值位于允许配对中, 所有条件自动满足。因此有 个序列。
所以 ,且 。
Let be the top faces rolled, independent and uniform over the six faces. Sticker goes on face and ends up visible exactly when for all (sticker is always visible). So the conditioning event is and Counting choices in the order gives sequences out of
A face is blank exactly when it never appears among so exactly one blank face means the sequence takes exactly distinct values, i.e. there is exactly one coincidence with and all other values distinct. The coincidence must not violate the conditioning: pairs and are forbidden, leaving the pairs For each allowed pair, the five distinct values can be assigned in ways, and every constraint holds automatically because the only repeated value occupies an allowed pair. That gives sequences.
Therefore and
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