+7점 · 조합을 이용하여 확률을 N에 대한 함수로 올바르게 표시 (7점)(1)
총 경우의 수: NC25 (총 N마리중 25마리를 순서 상관없이 뽑는 경우의 수)
문제의 사건이 일어날 경우의 수: 20C3×N−20C22 (표식이 붙여진 20마리 중 3마리를 뽑을 경우의 수 × 표식이 붙여지지 않은 (N−20)마리 중 (25−3)마리를 뽑을 경우의 수)
따라서 이 사건의 확률은
f(N)=NC2520C3×N−20C22=25!(N−25)!N!3!(20−3)!20!(22)!(N−20−22)!(N−20)!=3!17!22!(N−42)!N!20!25!(N−20)!(N−25)!
답안으로 가능한 다른 표현들
f(N)=NC2520C3×N−20C22,f(N)=3!(N−42)!N!20×19×18×25×24×23×(N−20)!(N−25)!
+3점 · 문제에서 요구한 유리함수 형태로 g(N)을 표시 (3점)(2)
g(N)=NC2520C3×N−20C22N+1C2520C3×N+1−20C22=3!17!22!(N−42)!N!20!25!(N−20)!(N−25)!3!17!22!(N+1−42)!(N+1)!20!25!(N+1−20)!(N+1−25)!=(N−41)(N+1)(N−19)(N−24)=N2−40N−41N2−43N+456
+5점 · N의 범위를 각각 올바르게 구함 (5점)
두 개의 범위중 한 가지만 올바르게 구함 (2점)(3) 42≤N일 때, f(N)>0이므로 f(N+1)>f(N)일 필요충분조건은 1<f(N)f(N+1)=N2−40N−41N2−43N+456즉, N2−43N+456>N2−40N−41이다.
따라서 3N<497, N<3497=165.666⋯이다.
N은 자연수이므로 42≤N≤165
마찬가지로 f(N+1)<f(N)일 필요충분조건은 N>165.666⋯이다.
N은 자연수이므로 N≥166
+5점 · N=166을 올바르게 구하고 이때 f(N)가 자연수 N일 때 최대가 됨을 설명 (5점)
g(N)>1일 때 f(N)는 증가하며, g(N)<1일 때 f(N)은 감소함을 판단 (2점)
일차부등식을 통한 풀이를 통해 f(N)의 증감을 올바르게 판단 (2점)(4) (3)으로부터 42이상의 자연수의 집합에서 정의된 함수 f(N)에 대해, 42≤N≤165일 때 f(N)<f(N+1)이고, N≥166일 때 f(N)>f(N+1)이다.
즉, f(42)<f(43)<⋯<f(165)<f(166)>f(167)>⋯이므로 N=166일 때 f(N)은 최대가 된다.