2021 AMC 10A Fall 第 21 题

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21.

2020 个球各自独立且随机地投入 55 个箱子之一。设 pp 为某个箱子最终有 33 个球、另一个箱子有 55 个球、其余三个箱子各有 44 个球的概率。设 qq 为每个箱子最终都有 44 个球的概率。求 pq\dfrac{p}{q}

Each of 2020 balls is tossed independently and at random into one of the 55 bins. Let pp be the probability that some bin ends up with 33 balls, another with 55 balls, and the other three with 44 balls each. Let qq be the probability that every bin ends up with 44 balls. What is pq?\dfrac{p}{q}?

11

44

88

1212

1616

答案:E
知识点:组合基本概率
难度评级:1540
解答:

把球和箱子都看作可区分。 5205^{20} qq20!(4!)5.\frac{20!}{(4!)^5}.

两种情形都有三个箱子各含 545\cdot4 个球,所以计算时可以先约去这 33 个箱子的共同部分。 对 pp55 种方法选择装 个球的箱子,再有 种方法选择装 个球的箱子。最后有 种方法分配相应的球。 5420!3!5!(4!)3.5\cdot4\cdot\frac{20!}{3!5!(4!)^3}.

对 约去 个共同的装球数为 的箱子后,有 种方法确保剩余每个箱子装 个球。 pq=20(4!)23!5!=2045=16.\frac pq=20\cdot\frac{(4!)^2}{3!5!}=20\cdot\frac45=16.

两种情况的总投放数相同,所以 与 之比就是有利投放数之比。因此 满足 所以正确答案是 E

All 5205^{20} assignments of the distinguishable balls to the labeled bins are equally likely. For q,q, the number of assignments is 20!(4!)5.\frac{20!}{(4!)^5}.

For p,p, choose the bin with 33 balls and the bin with 55 balls in 545\cdot4 ways. The number of assignments is then 5420!3!5!(4!)3.5\cdot4\cdot\frac{20!}{3!5!(4!)^3}.

The common probability denominator cancels, so pq=20(4!)23!5!=2045=16.\frac pq=20\cdot\frac{(4!)^2}{3!5!}=20\cdot\frac45=16.

Thus, E is the correct answer.

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