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중앙대 2021학년도 수시 자연계열 II 1번 · mathesis.kr/archive/cau/2021su/jayeon2_1
문제
[문제 1] 좌표평면 위의 점 P는 동전을 한 번 던져서 앞면이 나오면 오른쪽 대각선 방향의 위(↗)로 한 칸만큼, 뒷면이 나오면 오른쪽 대각선 방향의 아래(↘)로 한 칸만큼 이동한다. 동전을 반복적으로 던지는 실험의 결과, 아래의 그림과 같이 원점 O에서 출발한 점 P가 점 Q(12, 8)에 도착했다고 할 때, 원점을 출발한 이후 점 P가 축에 닿지 않았을 확률을 구하시오. [20점]

논술 카탈란 수
중앙대 2021학년도 수시 자연계열 II 1번 · mathesis.kr/archive/cau/2021su/jayeon2_1
P→Q로 진행되는 모든 경로는 동일한 확률을 가지므로, P가 축에 닿지 않았을 확률 는 다음과 같이 구할 수 있다.
(1) 의 값
Q점에 도착하기 위한 동전의 앞면(H)이 나온 횟수를 , 뒷면(T)의 횟수를 라고 하면, 다음과 같은 관계식을 유도할 수 있다.
따라서, , 이다. 즉, 10개의 H와 2개의 T를 일렬로 배열하는 경우의 수이다.
(2) 의 값
축에 닿지 않는 경로는 다음의 2가지 경우로 나눠 생각할 수 있다.
(i) P가 (0,0)→(1,1)→(2,2)→(3,3)로 진행한 경우 (참고: 그림1)이 경우는, 7개의 H와 2개의 T를 일렬로 배열하는 경우의 수이다.
(ii) P가 (0,0)→(1,1)→(2,2)→(3,1)→(4,2)로 진행한 경우 (참고: 그림2)이 경우는, 7개의 H와 1개의 T를 일렬로 배열하는 경우의 수이다.
(3) 확률 의 계산
따라서, 이므로, .

※ 계산 실수로 틀렸어도 논리 전개 과정이 맞으면 해당 부분에 1~2점의 부분 점수를 부여함.
※ 각 부분에서 바르게 답안을 작성한 경우에도 답안의 완성도에 따라 총점 20점 이내에서 ±1점 추가 점수 부여 가능함.
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