Uma pessoa lança um dado vezes. Determine, em função de , a probabilidade de que a sequência de resultados obtidos pelos lançamentos dos dados se inicie por e que, em todos eles, a partir do segundo, o resultado seja maior ou igual ao lançamento anterior.

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ITA IIT 07/07/2023, 01:18
A questão pode parecer complexa num primeiro momento, no entanto, ela é mais simples do que parece. No caso, sabe-se $n$ dados serão jogados, assim como o primeiro já está definido, tal que os demais devem ser maiores ou iguais ao primeiro, logo, os dados subsequentes só poderão ser $4$, $5$ e $6$. Com isso em mente, vamos supor que tenhamos $x_6$ dados iguais a $6$, $x_5$ dados iguais a $5$, e $x_4$ dados iguais a $4$. Consequentemente, pode-se equacionar que,\begin{matrix} x_4 + x_5 + x_6 = n-1 \end{matrix}$\color{orangered}{\text{Obs:}}$ Como o primeiro número já está definido, tem-se $n-1$ dados subsequentes. Veja que agora buscamos, basicamente, todas as formas de distribuir $n-1$ dados entre os três entes destacados, ou seja, queremos realizar uma $\text{Combinação Completa}$ de $3$ opções com $n-1$ elementos disponíveis. Assim, têm-se:\begin{matrix} CR_{3}^{n-1} = C_{n+1}^{n-1} = \dfrac{(n +1)!}{(n-1)!(2)!} \end{matrix}Ajeitando, tem-se:\begin{matrix} \#E = \dfrac{n(n +1)}{2} \end{matrix}Pois bem, estes são todos os nossos eventos favoráveis, agora, necessitamos do espaço amostral! Felizmente, o espaço amostral é a parte mais simples do problema, afinal, cada dado apresenta $6$ opções, e jogaremos $n$ dados, isto é:\begin{matrix} \#W = 6^n \end{matrix}Portanto, conclui-se que:\begin{matrix} P = \dfrac{\#E}{\#W} &\therefore& P = \dfrac{n(n +1)}{2\cdot 6^n}\ \ \tiny{\blacksquare} \end{matrix}
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