수리논술, 배움에서 논증의 완성까지.

자연계열 (오후2) 1번

문제

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해설강의 준비중
+20점 · 경우의 수를 잘 따져서 적절히 확률 계산을 하였는가

1.1인용 배를 선택할 확률 = 4개의 동전을 던져 같은 면이 4개일 확률 =216=18\displaystyle =\frac2{16}=\frac182인용 배를 선택할 확률 = 4개의 동전을 던져 같은 면이 2개일 확률 =616=38\displaystyle =\frac6{16}=\frac383인용 배를 선택할 확률 = 나머지 확률 =1(38+18)=12\displaystyle =1-\left(\frac38+\frac18\right)=\frac12

+20점 · 제시문을 정확히 이해하고 조건부 확률을 계산하기 위한 사건들을 정확히 파악하여 각 사건이 일어날 확률을 구했는가?

2. 우선 2인용 배만 무인도 A로 돌아오는 경우는 아래의 두 가지 사건 중 하나가 일어난 경우이다.(1) 사건 X\displaystyle X: 무인도 A에서 2명이 2인용 배를 선택하고 1명이 1인용 배를 선택하여 무인도 B로 이동하고, 무인도 B에서 2명이 2인용 배를 선택하고 1명이 2인용 배 혹은 3인용 배를 선택하여 무인도 A로 돌아온 경우(2) 사건 Y\displaystyle Y: 무인도 A에서 2명이 2인용 배를 선택하고 1명이 2인용 배 혹은 3인용 배를 선택하여 무인도 B로 이동하고, 무인도 B에서 2명이 2인용 배를 선택하여 무인도 A로 돌아온 경우사건 X\displaystyle X가 일어나면 무인도 B에 (2인용 배에 탑승하지 않은) 1명이 남게 된다. 사건 Y\displaystyle Y가 일어나면 무인도 A에 (2인용 배에 탑승하지 않은) 1명이 있게 된다. 두 사건은 동시에 일어나지 않으므로, ‘2인용 배가 무인도 A로 돌아왔을 때 남은 한 명이 무인도 B에 남을 확률’은P(X)P(XY)=P(X)P(X)+P(Y)P(XY)=P(X)P(X)+P(Y)\displaystyle \frac{\mathrm P(X)}{\mathrm P(X\cup Y)}=\frac{\mathrm P(X)}{\mathrm P(X)+\mathrm P(Y)-\mathrm P(X\cap Y)}=\frac{\mathrm P(X)}{\mathrm P(X)+\mathrm P(Y)}이다. 구체적인 계산은 아래와 같다.P(X)=3C2(38)2(18)×(3C2(38)2(12)+(38)3)\displaystyle \mathrm P(X)={}_3\mathrm C_2\left(\frac38\right)^2\left(\frac18\right)\times\left({}_3\mathrm C_2\left(\frac38\right)^2\left(\frac12\right)+\left(\frac38\right)^3\right)P(Y)=(3C2(38)2(12)+(38)3)×(38)2\displaystyle \mathrm P(Y)=\left({}_3\mathrm C_2\left(\frac38\right)^2\left(\frac12\right)+\left(\frac38\right)^3\right)\times\left(\frac38\right)^2

+20점 · 조건부 확률 pq\displaystyle \frac pqp+q\displaystyle p+q를 구했는가?

따라서 구하고자 하는 확률 P(X)P(X)+P(Y)\displaystyle \frac{\mathrm P(X)}{\mathrm P(X)+\mathrm P(Y)}3C2(38)2(18)×(3C2(38)2(12)+(38)3)3C2(38)2(18)×(3C2(38)2(12)+(38)3)+(3C2(38)2(12)+(38)3)×(38)2=3C2(18)3C2(18)+1=33+8=311\displaystyle \frac{{}_3\mathrm C_2(\frac38)^2(\frac18)\times({}_3\mathrm C_2(\frac38)^2(\frac12)+(\frac38)^3)}{{}_3\mathrm C_2(\frac38)^2(\frac18)\times({}_3\mathrm C_2(\frac38)^2(\frac12)+(\frac38)^3)+({}_3\mathrm C_2(\frac38)^2(\frac12)+(\frac38)^3)\times(\frac38)^2}=\frac{{}_3\mathrm C_2(\frac18)}{{}_3\mathrm C_2(\frac18)+1}=\frac3{3+8}=\frac3{11}이고, p=3,q=11,p+q=14\displaystyle p=3,q=11,p+q=14이다.

+20점 · 3명이 무인도 B로 가는 확률을 정확히 계산하였는가?

3. 무인도 A를 3명이 출발하는 경우는 아래의 3가지 경우 중 하나이다.(1) 1인용 배 3척: 선택될 확률 =(18)3\displaystyle =\left(\frac18\right)^3(2) 1인용 배 1척과 2인용 배 1척: 선택될 확률 =3C1(18)(38)2\displaystyle ={}_3\mathrm C_1\left(\frac18\right)\left(\frac38\right)^2(3) 3인용 배 1척: 선택될 확률 =(12)3\displaystyle =\left(\frac12\right)^3

+20점 · 무인도 B에 3명이 남을 확률을 정확히 계산하였는가?

각각의 경우 3명이 모두 무인도 B에 남는 경우는 아래와 같다.(1) 무인도 B에 있는 배는 1인용 배 3척이므로 1인용 배를 선택하는 사람이 없는 경우: 일어날 확률 (118)3\displaystyle \left(1-\frac18\right)^3(2) 무인도 B에 있는 배는 1인용 배 1척과 2인용 배 1척이므로 (i) 3명이 모두 3인용 배를 선택하거나 (ii) 2명이 3인용 배를 선택하고 1명이 2인용 배를 선택하는 경우: 일어날 확률 =(12)3+3C1(38)(12)2\displaystyle =\left(\frac12\right)^3+{}_3\mathrm C_1\left(\frac38\right)\left(\frac12\right)^2(3) 무인도 B에 있는 배는 3인용 배 1척이므로 3명이 동시에 3인용 배를 선택하는 경우만 제외: 일어날 확률 =1(12)3\displaystyle =1-\left(\frac12\right)^3따라서, 구하고자 하는 확률은 아래와 같이 확률의 곱의 합으로 구할 수 있다.(18)3(78)3+3C1(18)(38)2((12)3+3C1(38)(12)2)+(12)3(1(12)3)=73+3326+3524+721286\displaystyle \left(\frac18\right)^3\left(\frac78\right)^3+{}_3\mathrm C_1\left(\frac18\right)\left(\frac38\right)^2\left(\left(\frac12\right)^3+{}_3\mathrm C_1\left(\frac38\right)\left(\frac12\right)^2\right)+\left(\frac12\right)^3\left(1-\left(\frac12\right)^3\right)=\frac{7^3+3^3 2^6+3^5 2^4+7\cdot2^{12}}{8^6}분자는 홀수+짝수+짝수+짝수로 홀수이다. 따라서 기약분수이며 분자를 16으로 나눈 나머지는 73\displaystyle 7^3을 16으로 나눈 나머지와 동일하고 그 값은 7이다.

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