Weekend Mathematicsコロキウム室テーマ別 /8.日本シリーズ



コロキウム室(日本シリ−ズ)


NO.151     10/2   水の流れ     日本シリーズ(1)

 さて、横浜ベイスターズの優勝も確実になってきました。 そこで、来る日本シリーズ(先に4勝した方が優勝)に向けて、 問題です。ただし、引き分けは除外します。

  1. この日本シリーズの勝敗の方法は何通りあるでしょう。
    たとえば、4勝3敗という場合その勝敗の順序の起こり方のことです。
    ○○×○××○の並び方です。
  2. この日本シリーズの試合数の期待値です。 私は事前に何枚のキップを購入しておけば、良いでしょうか? 整数の場合とそうでない場合を考えてください。
  3. 今年で、49回の日本シリーズになりますが、 今までに勝敗の順序で起こっていない場合があります。
    たとえば、××○○×○○となった年はないとかです。 これは、過去を調べてみれば、分かりますが、 現実に、48回も戦っていますが、あります。 どんな順序の勝敗でしょうか?
    * 私は、以前に調べましたので、分かりますが。




NO.154     10/4   Junko     日本シリ−ズ(2)

「1.日本シリーズの勝敗の方法は何通りあるでしょう。」 を考えてみました。
先に4勝した方が勝ちで、引き分けはなしとします。 何試合で、決着したかによって分類しました。

  1. 試合数4
    これは、「○○○○」しかありません。
    1通り。
  2. 試合数5
    「□□□□○」となります。
    5試合目は必ず○で、4つの□の中に3個の○と1個の×が入ります。
    従って、41=4通り
  3. 試合数6
    「□□□□□○」となります。
    6試合目は必ず○で、5つの□の中に3個の○と2個の×が入ります。
    従って、52=10通り
  4. 試合数7
    「□□□□□□○」となります。
    7試合目は必ず○で、6つの□の中に3個の○と3個の×が入ります。
    従って、63=20通り
以上のことから、1+4+10+20=35通りとなります。



NO.155     10/5   水の流れ     日本シリ−ズ(3)

さて、日本シリーズの1の別解があります。 まず7回まで戦うと仮定します。
そこで、どの4つを勝つ方法は、 組み合わせ74=35で、あっさりでてきます。 戦っていないところは負けと考えてもよいのです。



NO.156     10/8   Junko     日本シリ−ズ(4)

NO.153の 「1.日本シリーズの勝敗の方法は何通りあるでしょう。」に対する 答えとして、私が考えたNO.154と、 「水の流れ」さんがかっこよく解いた NO.155 の別解との間には次のような等式が成り立ちます。

「1+41526374

更に、先に5勝したほ方が勝ちとして、同じように式をたてると、

「1+5162738495

一般に、先にN勝した方が勝ちとすると、

「1+N1N+12N+23+・・・+2N-2N-12N-1N

となります。

これを証明します。

nrに関する次の2つの性質を使います。
  1. nrnn-r
  2. n-1r-1n-1rnr
(左辺)=1+N1N+12N+23+・・・+2N-2N-1
   =N0N1N+12N+23+・・・+2N-2N-1  (N0=1より)
   =(N0N1)+N+12N+23+・・・+2N-2N-1
   =N+11N+12N+23+・・・+2N-2N-1  (性質2より)
   =(N+11N+12)+N+23+・・・+2N-2N-1
   =N+22N+23+・・・+2N-2N-1     (性質2より)
   =(N+22N+23)+・・・+2N-2N-1 
   =N+33+・・・+2N-2N-1   (性質2より)
   =・・・
   =(2N-2N-22N-2N-1)
   =2N-1N-1  (性質2より)
   =2N-1N  (性質1より)
   =(右辺)
「・・・」のところは、本来なら数学的帰納法ですかね?

ところで、性質1を使うと次のような形に書き換えることができます。
(おもしろい式だと思うのですが・・・。)

先にN勝した方が勝ちとして、

  1. N=4の時
    3343536373

  2. N=5の時
    445464748494

  3. 一般には
    N-1N-1NN-1N+1N-1N+2N-1+・・・+2N-2N-12N-1N-1

更に、nrの定義に基づいて、次のような形に変形 することもできます。






NO.157     10/10   水の流れ     日本シリ−ズ(5)

ベイスターズ優勝おめでとう。38年ぶりの悲願達成。 横浜市民は嬉しいことでしょう。

日本シリーズ勝敗の起こり方資料室
(先に4勝した場合優勝)

* もし7回戦を戦ったとして、何回戦の試合で4つ勝つかだから、 組み合わせの記号から、
C(7,4)=7×6×5÷3×2×1=35通りあります。
ただし、引き分けは除外します。 西暦で表し、下2桁で記述します。

*過去の引き分け・・・53年の第3試合、57年の第4試合、62年第3試合、           75年の第1試合と第4試合、86年の第1試合  

【4回戦で終了】 
1.○○○○・・・・・・ 57年西鉄(三原):巨人(水原)
    <5回>         59年南海(鶴岡):巨人(水原)
             60年大洋(三原):大毎(西本)
             75年阪急(上田):巨人(長島)
             90年西武(森) :巨人(藤田)         
【5回戦で終了】 
2.○○○×○・・・・・・51年巨人(水原):南海(山本)
 <5回>        65年巨人(川上):南海(鶴岡)
              70年巨人(川上):ロッテ(農人)
              95年ヤクルト(野村):オリックス(仰木)
              96年オリックス(仰木):巨人(長島)
3.○○×○○・・・・・・72年巨人(川上):阪急(西本)
   <2回>               77年阪急(上田):巨人(長島)
4.○×○○○・・・・・・71年巨人(川上):阪急(西本)
 <3回>              88年西武(森) :中日(星野)
                          97年ヤクルト(野村):西武(東尾)
5.×○○○○・・・・・・73年巨人(川上):南海(野村)
【6回戦で終了】 
6.○○○××○・・・・・67年巨人(川上):阪急(西本)
7.○○×○×○・・・・・52年巨人(水原):南海(山本)
8.○○××○○・・・・・50年毎日(湯浅):松竹(小西)
  <3回>       82年西武(広岡):中日(近藤)
             85年阪神(吉田):西武(広岡)
9.○×○○×○・・・・・66年巨人(川上):南海(鶴岡)
  <2回>       69年巨人(川上):阪急(西本)
10.○×○×○○・・・・なし
11.○××○○○・・・・なし
12.×○○○×○・・・・53年巨人(水原):南海(山本)
  <4回>       56年西鉄(三原):巨人(水原)
             61年巨人(川上):南海(鶴岡)
             68年巨人(川上):阪急(西本)
13.×○○×○○・・・・87年西武(森):巨人(王)
  <2回>       94年巨人(長島):西武(森)
14.×○×○○○・・・・74年ロッテ(金田):中日(与那嶺)
  <2回>       81年巨人(藤田):日本ハム(大沢)
15.××○○○○・・・・62年東映(水原):阪神(藤本)
【7回戦で終了】 
16.○○○×××○・・・76年阪急(上田):巨人(長島)
17.○○×○××○・・・93年ヤクルト(野村):西武(森)
18.○○××○×○・・・54年中日(天知):西鉄(三原)
19.○○×××○○・・・なし
20.○×○○××○・・・84年広島(古葉):阪急(上田)
21.○×○×○×○・・・なし
22.○×○××○○・・・91年西武(森):広島(山本)
23.○××○○×○・・・なし
24.○××○×○○・・・64年南海(鶴岡):阪神(藤本)
  <2回>       83年西武(広岡):巨人(藤田)
25.○×××○○○・・・55年巨人(水原):南海(山本)
26.×○○○××○・・・92年西武(森):ヤクルト(野村)
27.×○○×○×○・・・63年巨人(川上):西鉄(中西)
28.×○○××○○・・・なし
29.×○×○○×○・・・78年ヤクルト(広岡):阪急(上田)
30.×○×○×○○・・・なし
31.×○××○○○・・・なし
32.××○○○×○・・・79年広島(古葉):近鉄(西本)
33.××○○×○○・・・80年広島(古葉):近鉄(西本)
34,××○×○○○・・・なし
35.×××○○○○・・・58年西鉄(三原):巨人(水原)  
  <3回>       86年西武(森):広島(阿南)
             89年巨人(藤田):近鉄(仰木)
以上、まとめると、4回戦で終了5回、5回戦で終了11回、 6回戦で終了16回、7回戦で終了16回です。 したがって、数学的確率による試合数の期待値は
(4×5+5×11+6×16+7×16)÷48=5.89583・・・  となります。
あなたがチッケットの枚数を買うのに参考にしてください。
今年度は横浜ベイスターズと西武ライオンズとなりました。 どんな戦いになり、どんなドラマがまっているのでしょう。 私としては、過去の勝敗の起こり方にない方法で決まってほしいです。 尚、セ・パを区別すれば、2×35=70通りの決着の仕方があります。



NO.163     10/17   Junko     日本シリ−ズ(6)

NO.151 の2.「この日本シリーズの試合数の期待値は?」という問に対する答えとして、 NO.157で「水の流れ」さんが過去のデ−タに基づいて 5.89583・・・と出してくださいました。
私は、横浜ベイスタ−ズと西部ライオンズの力が対等と仮定して計算してみます。
お互いに勝つ確率は(1/2)で、負ける確率も(1/2)です。 横浜ベイスタ−ズが優勝する場合と西部ライオンズが優勝する場合とがありますから、 それぞれ2倍します。

  1. 試合数4
    これは、「○○○○」しかありません。
    1通り。
    確率は(1/2)4×2=1/8
  2. 試合数5
    「□□□□○」となります。
    5試合目は必ず○で、4つの□の中に3個の○と1個の×が入ります。
    従って、41=4通り
    確率は(1/2)4×(1/2)×41×2=1/4
  3. 試合数6
    「□□□□□○」となります。
    6試合目は必ず○で、5つの□の中に3個の○と2個の×が入ります。
    従って、52=10通り
    確率は(1/2)4×(1/2)2×52×2=5/16
  4. 試合数7
    「□□□□□□○」となります。
    7試合目は必ず○で、6つの□の中に3個の○と3個の×が入ります。
    従って、63=20通り
    確率は(1/2)4×(1/2)3×63×2=5/16

従って期待値は、

 4×(1/8)+5×(1/4)+6×(5/16)+7×(5/16)
=4×(2/16)+5×(4/16)+6×(5/16)+7×(5/16)
=(1/16)×(8+20+30+35)
=(93/16)
=5.8125
となります。 不思議なことに過去のデ−タと一致していますね。



NO.166     10/18   Junko     日本シリ−ズ(7)

いよいよ日本シリ−ズが始まりました。 第1戦は横浜ベイスタ−ズのマシンガン打線が爆発、9−4で勝ちました。 私は、特別べイスタ−ズファンというわけではありませんが、 やはり地元チ−ムの活躍はうれしいものです。
さて、今の状態(ベイスタ−ズが1勝)で、 この後の確率を計算してみました。
第2戦以降、横浜ベイスタ−ズと西部ライオンズの力が対等として計算します。
お互いに勝つ確率は(1/2)で、負ける確率も(1/2)です。

まずは横浜ベイスタ−ズが優勝する確率です。

  1. 試合数4
    ○○○」しかありません。
    確率は(1/2)3=1/8
  2. 試合数5
    □□□○」となります。
    5試合目は必ず○で、3つの□の中に2個の○と1個の×が入ります。
    確率は(1/2)3×(1/2)×32=3/16
  3. 試合数6
    □□□□○」となります。
    6試合目は必ず○で、4つの□の中に2個の○と2個の×が入ります。
    確率は(1/2)3×(1/2)2×42=3/16
  4. 試合数7
    □□□□□○」となります。
    7試合目は必ず○で、5つの□の中に2個の○と3個の×が入ります。
    確率は(1/2)3×(1/2)3×52=5/32

従って、横浜ベイスタ−ズが優勝する確率は、 (1/8)+(3/16)+(3/16)+(5/32)=(21/32)となります。
もちろん、(21/32)>(1/2)です。

次に西武ライオンズが優勝する確率を出してみます。

  1. 試合数4
    ありえません。
    確率は0
  2. 試合数5
    ×○○○○」となります。
    確率は(1/2)4=1/16
  3. 試合数6
    ×□□□□○」となります。
    6試合目は必ず○で、4つの□の中に3個の○と1個の×が入ります。
    確率は(1/2)4×(1/2)×41=1/8
  4. 試合数7
    ×□□□□□○」となります。
    7試合目は必ず○で、5つの□の中に3個の○と2個の×が入ります。
    確率は(1/2)4×(1/2)2×52=5/32

従って西武ライオンズが優勝する確率は、 0+(1/16)+(1/8)+(5/32)=(11/32)となります。
もちろん、ベイスタ−ズが優勝する確率(21/32)と ライオンズが優勝する確率(11/32)を足すと1になります。

次に残り総試合数の期待値を計算してみます。 横浜ベイスタ−ズが優勝する場合と西武ライオンズが優勝する場合とがありますから、 それぞれの確率を足して、試合数にかけて足していきます。

 4×(1/8+0)+5×(3/16+1/16)+6×(3/16+1/8)+7×(5/32+5/32)
=4×(1/8)+5×(1/4)+6×(5/16)+7×(5/16)
=(1/16)×(8+20+30+35)
=(93/16)
=5.8125
となります。
これは、試合前と変わらない数値です。当たり前ですね。 第1試合を消化すれば、必ずどちらかのチ−ムが勝ち、 どちらかのチ−ムが負けます。 でも、残り試合数には関係ありませんものね。



NO.167     10/19   Junko     日本シリ−ズ(8)

斉藤選手の大活躍でまたまたベイスタ−ズが勝ちました。4−0です。 やった−!
何と言っても38年ぶり、応援の気合いが違う!
さて、ベイスタ−ズが2勝です。 この後の確率を計算してみました。
第2戦以降、横浜ベイスタ−ズと西部ライオンズの力が対等として計算します。
お互いに勝つ確率は(1/2)で、負ける確率も(1/2)です。

横浜ベイスタ−ズが優勝する確率です。

  1. 試合数4
    ○○○○」しかありません。
    確率は(1/2)2=1/4
  2. 試合数5
    ○○□□○」となります。
    5試合目は必ず○で、2つの□の中に1個の○と1個の×が入ります。
    確率は(1/2)2×(1/2)×21=1/4
  3. 試合数6
    ○○□□□○」となります。
    6試合目は必ず○で、3つの□の中に1個の○と2個の×が入ります。
    確率は(1/2)2×(1/2)2×31=3/16
  4. 試合数7
    ○○□□□□○」となります。
    7試合目は必ず○で、4つの□の中に1個の○と3個の×が入ります。
    確率は(1/2)2×(1/2)3×41=1/8

従って、横浜ベイスタ−ズが優勝する確率は、 (1/4)+(1/4)+(3/16)+(1/8)=(13/16)となります。
(13/16)=0.81・・・ですから、ベイスタ−ズ断然有利です。

次に西武ライオンズが優勝する確率を出してみます。

  1. 試合数4
    ありえません。
    確率は0
  2. 試合数5
    ありえません。
    確率は0
  3. 試合数6
    ××○○○○」しかありません。
    確率は(1/2)4=1/16
  4. 試合数7
    ××□□□□○」となります。
    7試合目は必ず○で、4つの□の中に3個の○と1個の×が入ります。
    確率は(1/2)4×(1/2)×41=1/8

従って西武ライオンズが優勝する確率は、 0+0+(1/16)+(1/8)=(3/16)となります。
もちろん、ベイスタ−ズが優勝する確率(13/16)と ライオンズが優勝する確率(3/16)を足すと1になります。

次に総試合数の期待値を計算してみます。 横浜ベイスタ−ズが優勝する場合と西武ライオンズが優勝する場合とがありますから、 それぞれの確率を足して、試合数にかけて足していきます。

 4×(1/4+0)+5×(1/4+0)+6×(3/16+1/16)+7×(1/8+1/8)
=4×(1/4)+5×(1/4)+6×(1/4)+7×(1/4)
=(1/4)×(4+5+6+7)
=(11/2)
=5.5
となります。
一方のチ−ムが連勝すれば、総試合数の期待値は減るわけですね。
さて次は所沢球場です。



NO.168     10/20   Junko     日本シリ−ズ(9)

今日は移動日ということで、日本シリ−ズはありません。 何となく淋しいなあ・・・。
ところで今回の日本シリ−ズは、 第1、2試合が横浜スタジアム、 第3、4、5試合が西武ド−ム、 そして第6、7試合が再び横浜スタジアムで行われる予定だそうです。 (毎年、このパタ−ンで両チ−ムのホ−ム球場を使うのでしょうか?) もちろん第5試合以降は、試合の流れによってはやらない可能性もあるわけです。

そこで、私はこんなことを考えました。
単純に試合数に比例してチケット収入等が入るとして、 横浜スタジアムと西武ド−ムではどちらが得か?

第1〜4試合までは確実に行われるわけで、この部分についたは2試合 づつなので平等です。実施される可能性の高い第5試合を1つとるか、 それとも可能性は低くなるものの第6試合と第7試合の2つをとるか? あなたならどうします?





NO.170     10/21   Junko     日本シリ−ズ(10)

今日は雨のために日本シリ−ズはありません。残念。
NO.168での 横浜スタジアムと西武ド−ムではどちらが得か?という話しです。
第4試合までで決着した場合と、 第6試合までで決着した場合は、 どちらの球場も同数の試合をこなしたことになるので、平等です。
第5試合までで決着した場合は西武ド−ムがお得、 第7試合までもつれこんだ場合は横浜スタジアムが得をするということになります。
NO.163で計算したように、 第5試合までで決着する確率は(1/4)、 それに対して第7試合までもつれこむ確率は(5/16)です。
(1/4)<(5/16)ですから、(1/16)の差で横浜スタジアムの方が得だということになります。 もちろんこれは試合が開始される前の話しです。
ちょっと意外でした?
しかしながら球場の配分はト−タルでみるとかなり妥当な 分け方であるといえると思います。



NO.171     10/22   Junko     日本シリ−ズ(11)

う−ん、残念。 西武ド−ムにうつって、Bay Starsは不調、負けちゃいました。 残念。
通算成績はベイスタ−ズが2勝、西武が1勝です。 この後の確率を計算してみました。
これ以降も、横浜ベイスタ−ズと西部ライオンズの力が対等として計算します。
お互いに勝つ確率は(1/2)で、負ける確率も(1/2)です。
試合数4の可能性はなくなりました。

横浜ベイスタ−ズが優勝する確率です。

  1. 試合数5
    ○○×○○」しかありません。
    確率は(1/2)2=1/4
  2. 試合数6
    ○○×□□○」となります。
    6試合目は必ず○で、2つの□の中に1個の○と1個の×が入ります。
    確率は(1/2)2×(1/2)×21=1/4
  3. 試合数7
    ○○×□□□○」となります。
    7試合目は必ず○で、3つの□の中に1個の○と2個の×が入ります。
    確率は(1/2)2×(1/2)2×31=3/16

従って、横浜ベイスタ−ズが優勝する確率は、 (1/4)+(1/4)+(3/16)=(11/16)となります。
(11/16)=0.6875ですから、まだまだベイスタ−ズ有利です。

次に西武ライオンズが優勝する確率を出してみます。

  1. 試合数5
    ありえません。
    確率は0
  2. 試合数6
    ××○○○」しかありません。
    確率は(1/2)3=1/8
  3. 試合数7
    ××□□□○」となります。
    7試合目は必ず○で、3つの□の中に2個の○と1個の×が入ります。
    確率は(1/2)3×(1/2)×31=3/16

従って西武ライオンズが優勝する確率は、 0+(1/8)+(3/16)=(5/16)となります。
もちろん、ベイスタ−ズが優勝する確率(11/16)と ライオンズが優勝する確率(5/16)を足すと1になります。

次に総試合数の期待値を計算してみます。 横浜ベイスタ−ズが優勝する場合と西武ライオンズが優勝する場合とがありますから、 それぞれの確率を足して、試合数にかけて足していきます。

 5×(1/4+0)+6×(1/4+1/8)+7×(3/16+3/16)
=5×(1/4)+6×(3/8)+7×(3/8)
=(1/8)×(10+18+21)
=(49/8)
=6.125
となります。
試合が互角に進行すると、総試合数の期待値は増えます。




NO.172     10/23   Junko     日本シリ−ズ(12)

9回裏、ベイスタ−ズの攻撃はどきどきもんでしたが、 無念、残念。
通算成績はベイスタ−ズが2勝、西武も2勝、降り出しです。 確率を計算する必要はありませんね、五分五分です。
でも、一応やりましょう。 これ以降も、横浜ベイスタ−ズと西部ライオンズの力が対等として計算します。
お互いに勝つ確率は(1/2)で、負ける確率も(1/2)です。
試合数4、5の可能性はなくなりました。

横浜ベイスタ−ズが優勝する確率です。

  1. 試合数6
    ○○××○○」しかありません。
    確率は(1/2)2=1/4
  2. 試合数7
    ○○××□□○」となります。
    7試合目は必ず○で、2つの□の中に1個の○と1個の×が入ります。
    確率は(1/2)2×(1/2)×21=1/4

従って、横浜ベイスタ−ズが優勝する確率は、 (1/4)+(1/4)=(1/2)となります。

西武ライオンズが優勝する確率も 「××○○□□」 となるだけで、同様です。

次に総試合数の期待値を計算してみます。 横浜ベイスタ−ズが優勝する場合と西武ライオンズが優勝する場合とがありますから、 それぞれの確率を足して、試合数にかけて足していきます。

 6×(1/4+1/4)+7×(1/4+1/4)
=6×(1/2)+7×(1/2)
=(1/2)×(6+7)
=(13/2)
=6.5
となります。




NO.173     10/24   Junko     日本シリ−ズ(13)

今日の得点を次回に残しておきた−い!  という位の活躍でベイスタ−ズの圧勝でした。(17-5)
通算成績はベイスタ−ズが3勝、西武は2勝です。
これ以降も、横浜ベイスタ−ズと西部ライオンズの力が対等として計算します。
お互いに勝つ確率は(1/2)で、負ける確率も(1/2)です。

横浜ベイスタ−ズが優勝する確率です。

  1. 試合数6
    ○○××○」しかありません。
    確率は(1/2)
  2. 試合数7
    ○○××○○×○」となる場合です。
    確率は(1/2)×(1/2)=(1/4)

従って、横浜ベイスタ−ズが優勝する確率は、 (1/2)+(1/4)=(3/4)となります。

西武ライオンズが優勝する確率です。

  1. 試合数6
    ありえません。
    確率は0
  2. 試合数7
    ××○○×○○」しかありません。
    確率は(1/2)2=(1/4)


次に総試合数の期待値を計算してみます。 横浜ベイスタ−ズが優勝する場合と西武ライオンズが優勝する場合とがありますから、 それぞれの確率を足して、試合数にかけて足していきます。

 6×(1/2)+7×(1/4+1/4)
=6×(1/2)+7×(1/2)
=(1/2)×(6+7)
=(13/2)
=6.5
となります。
これは、昨日と変わりません。 昨日の段階で振り出しに戻ったわけですから、 第1戦が終わった時と同様に総試合数の期待値には変化がありません。
さあ次はいよいよ優勝をかけて横浜スタジアムに戻ってきます。



NO.175     10/26   Junko     日本シリ−ズ(14)

最後までどきどきしてしまいましたが、とうとうやりました!
ベイスタ−ズの優勝です。
今年の野球は、横浜、横浜、横浜というわけで、何はともあれうれしいですねえ。
明日の横浜、関内あたりは優勝saleで大変かも・・・。

さて、今回の日本シリ−ズの勝ちパタ−ンは、
○○××○○」です。 NO.157の「水の流れ」さんのデ−タによれば、 過去に3回も起こっているパタ−ンで、これで4回目となります。



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