수리논술, 이게 다다.

경영경제계열 3번

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문제

다음 상황에 기초하여 문제에 답하시오. (풀이 과정 포함)

• 어느 여행자가 11만 원의 경비 이내에서 직선 도로를 따라 최대한 먼 거리를 이동하려고 한다. 직선 도로는 A회사의 택시 또는 B회사의 택시만이 다닐 수 있다. 한 택시에서 내리면 내린 장소에서 바로 다음 택시를 탈 수 있으며, 같은 회사 또는 다른 회사의 택시를 탈 수 있다. 여행자는 경비 이내에서 전체 이동 거리의 기댓값을 가장 크게 하도록 각 회사의 택시 이용 횟수를 결정한다.

- 한 번 탈 때마다, A회사 택시 요금은 4만 원이며, 이동 거리는 0.8의 확률로 9km, 0.2의 확률로 12km이다.

- 한 번 탈 때마다, B회사 택시 요금은 3만 원이며, 이동 거리는 평균이 8km, 표준편차가 4km인 정규분포를 따른다.

[문제 3] 여행자가 32km 이상 이동할 확률을 구하시오. 필요할 경우 오른쪽 표준정규분포표를 이용하시오. (단, 표준정규분포표의 확률은 계산의 편의를 위해 반올림하였음) [20점, 원고지 작성법을 준수할 필요 없음]

zzP(0≤Z≤z)P(0\le Z\le z)
0.250.250.10.1
0.500.500.20.2
0.750.750.30.3
1.501.500.40.4
해설강의 준비중

▶ A회사 택시를 한 번 탈 때 이동 거리의 기댓값은 0.8×9+0.2×12=9.6\displaystyle 0.8\times9+0.2\times12=9.6km이다. B회사 택시를 한 번 탈 때 이동 거리의 기댓값은 8km이다.

+6점 · (2, 1)을 구하면

▶ A회사 택시를 탄 횟수를 a\displaystyle a, B회사 택시를 탄 횟수를 b\displaystyle b라 하자. 여행자는 11만 원을 가지고 있으며 택시 A의 요금이 4만 원, 택시 B의 요금이 3만 원이므로 a,b\displaystyle a,b는 4a+3b≤11\displaystyle 4a+3b\le11을 만족해야 한다.

▶ 위 부등식을 만족하는 음이 아닌 정수 (a,b)\displaystyle (a,b)의 가능한 쌍은 (0,0)\displaystyle (0,0), (1,0)\displaystyle (1,0), (2,0)\displaystyle (2,0), (0,1)\displaystyle (0,1), (1,1)\displaystyle (1,1), (2,1)\displaystyle (2,1), (0,2)\displaystyle (0,2), (1,2)\displaystyle (1,2), (0,3)\displaystyle (0,3)이다.

▶ A회사 택시를 a\displaystyle a회, B회사 택시를 b\displaystyle b회 탔을 때 전체 이동 거리의 기댓값은 9.6a+8b\displaystyle 9.6a+8b이다. (3)에서 구한 (a,b)\displaystyle (a,b)쌍 중 이 값이 가장 큰 쌍은 (2,1)\displaystyle (2,1)이므로, 여행자는 A회사 택시를 두 번, B회사 택시를 한 번 타는 선택을 한다.Correction. “(3)에서 구한”은 “위에서 구한”의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.

+6점 · A회사 택시를 2번 탔을 때 이동 거리의 확률분포를 정확히 계산하면

▶ A회사 택시를 두 번 타면, 0.8×0.8=0.64\displaystyle 0.8\times0.8=0.64의 확률로 18km, 2×0.8×0.2=0.32\displaystyle 2\times0.8\times0.2=0.32의 확률로 21km, 0.2×0.2=0.04\displaystyle 0.2\times0.2=0.04의 확률로 24km를 이동한다.Caution. 두 사건이 함께 일어날 확률을 각각의 확률의 곱으로 구하려면, 두 사건이 서로 독립이어야 한다: 대학 예시답안은 A회사 택시를 두 번 탔을 때의 이동거리 확률을 곱하여 계산한다. 이 계산은 매번의 이동 거리가 서로 독립이라는 가정 아래 성립한다. 문제에 주어진 한 번의 이동거리 분포만으로는 독립성이 보장되지 않는다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.이때 32km 이상 이동하기 위해서는 B회사 택시가 각각 14km, 11km, 8km 이상을 이동해야 한다.

+6점 · B회사 택시를 타고 이동해야 하는 최소 거리와 그 확률을 정확히 계산하면

▶ B회사 택시를 타고 간 이동 거리를 연속확률변수 X\displaystyle Xkm라 하면 X\displaystyle X는 평균 8, 표준편차 4인 정규분포를 따르므로TMI. 정규분포는 음수에서도 양의 확률을 가지므로, 여기서 이동 거리의 정규분포는 현실을 단순화한 모형으로 이해한다.P(X≥k)=P(Z≥k−84)\displaystyle P(X\ge k)=P\left(Z\ge\frac{k-8}{4}\right)이다.따라서 표준정규분포표를 이용하면 P(X≥14)\displaystyle P(X\ge14), P(X≥11)\displaystyle P(X\ge11), P(X≥8)\displaystyle P(X\ge8)을 다음과 같이 구할 수 있다.P(X≥14)=P(Z≥14−84)=P(Z≥1.5)=0.5−P(0≤Z≤1.5)=0.1,\displaystyle P(X\ge14)=P\left(Z\ge\frac{14-8}{4}\right)=P(Z\ge1.5)=0.5-P(0\le Z\le1.5)=0.1,P(X≥11)=P(Z≥11−84)=P(Z≥0.75)=0.5−P(0≤Z≤0.75)=0.2,\displaystyle P(X\ge11)=P\left(Z\ge\frac{11-8}{4}\right)=P(Z\ge0.75)=0.5-P(0\le Z\le0.75)=0.2,P(X≥18)=P(Z≥8−84)=P(Z≥0)=0.5\displaystyle P(X\ge18)=P\left(Z\ge\frac{8-8}{4}\right)=P(Z\ge0)=0.5Correction. 이 줄의 P(X≥18)\displaystyle P(X\ge18)은 P(X≥8)\displaystyle P(X\ge8)의 오기다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.

+2점 · 답을 정확히 계산하면

▶ 따라서 여행자가 32km 이상 이동할 확률은 다음과 같다.(0.64×0.1)+(0.32×0.2)+(0.04×0.5)=0.148\displaystyle (0.64\times0.1)+(0.32\times0.2)+(0.04\times0.5)=0.148

※ 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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