格子の上のランダムウォーク

原点にある点が、1回ごとに上下左右のいずれかへ確率 14\dfrac{1}{4} ずつで 11 だけ動く。88 回動いた後に点 (4,0)(4, 0) にいる確率を求めよ。

この頁は既定のパラメータ(回数 n = 8, x = 4, y = 0)での解答例です。

東北大学 2026年度 理系第4問 の形式を参考に作成したオリジナル問題です(実際の入試問題ではありません)。

解答

解説(ステップ)

  1. 145度回転した2つの座標 x+y, x-y を考えます
    u=4,v=4u = 4,\quad v = 4
  2. 22本の独立な±1歩として経路数を数えます
    N=(n(n+u)/2)(n(n+v)/2)N=\binom{n}{(n+u)/2}\binom{n}{(n+v)/2}
  3. 3全経路4^n通りで割ります
    P=78465536=0.011963P = \frac{784}{65536} = 0.011963

この解法は人手で実装し、単体テストで検証しています(自動生成の答案ではありません)。

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