令和6年度 春期 午前 問2
基礎理論
M/M/1に関する問題
ATM(現金自動預払機)が 1 台ずつ設置してある二つの支店を統合し,統合後の支店には ATM を 1 台設置する。統合後の ATM の平均待ち時間を求める式はどれか。ここで,待ち時間は M/M/1 の待ち行列モデルに従い,平均待ち時間にはサービス時間を含まず,ATM を 1 台に統合しても十分に処理できるものとする。
〔条件〕(1) 統合後の平均サービス時間: Ts /(2) 統合前の ATM の利用率: 両支店とも ρ /(3) 統合後の利用者数: 統合前の両支店の利用者数の合計
- アρ/(1−ρ)×Ts
- イρ/(1−2ρ)×Ts
- ウ2ρ/(1−ρ)×Ts
- エ2ρ/(1−2ρ)×Ts
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✓ これが正解エ2ρ/(1−2ρ)×Ts
解説
統合で到着が 2 倍になり利用率は 2ρ です。
設問は、二つの支店の ATM を 1 台にまとめた後の平均待ち時間を表す式を選ばせています。軸になるのは、統合によって何が変わり、何が変わらないのかという区別です。M/M/1 の待ち行列モデルでは、平均待ち時間は、利用率を、1 から利用率を引いた値で割り、それに平均サービス時間を掛けた形になります。統合後の利用者数は両支店の合計だと条件にあるので、単位時間あたりに訪れる人数は 2 倍です。一方、平均サービス時間は Ts のまま据え置かれています。利用率は、訪れる人数と平均サービス時間の積で決まるため、統合後は 2ρ になります。これを先の形に入れると、2ρ を、1 から 2ρ を引いた値で割り、Ts を掛けた式が得られます。
ほかの選択肢はなぜ違うのか
- アρ/(1−ρ)×Ts:統合する前の 1 台ぶんの式をそのまま置いた形です。窓口がふさがっている割合を置き換えていないので、利用者が倍に増えたという条件がどこにも効いていません。
- イρ/(1−2ρ)×Ts:割る側だけを書き換え、割られる側を元のままにした形です。同じ量が式の 2 か所に現れるのに、片方だけを差し替えたので釣り合いが崩れています。
- ウ2ρ/(1−ρ)×Ts:割られる側だけを書き換え、割る側を元のままにした形です。混み具合が増したときに待ちが跳ね上がるという性質が、この形では表れません。
出典:令和6年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問2
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