いぬおさんのおもしろ数学実験室

おいしい紅茶でも飲みながら数学、物理、工学、プログラミング、そして読書を楽しみましょう

n人が誰も自分のプレゼントを受け取らない確率はn→∞とするとどうなるか?

 3人がそれぞれプレゼントを持って集まりました。3個のプレゼントを目をつぶってでたらめに混ぜ、3人に配り直します。自分の持ってきたプレゼントが自分に配られることもあります。前回、誰も自分の持ってきたプレゼントを受け取らない確率を求めたのでした。Aをaさんが自分のプレゼントを受け取ってしまう配り方全体の集合だとします。B、Cも同様です。このとき誰かが自分のプレゼントを受け取る配り方全体の集合はA∪B∪Cで、要素の個数は

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となります。この値を配り方の総数3!から引けば誰も自分のプレゼントを受け取らない場合の数が求まります。これを3!で割れば確率が求まります。……ということでした。

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 n人だとどうなるでしょうか。このとき誰も自分のプレゼントを受け取らない場合の数は

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です。これをn!から引いてn!で割ると

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となります。これはn人が誰も自分のプレゼントを受け取らない確率です。

 ところで、

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が成立するのでした(マクローリン展開)。xはどんな値でも収束です。この式でx=-1とおくと

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さっきの★と合わせれば、この値は「n人が誰も自分のプレゼントを受け取らない確率」でn→∞としたものに一致することが分かります。

 

 100人、1000人、10000人、……と人数を増やすと誰も自分のプレゼントを受け取らない確率は1/eに近づくのです!!