수리논술, 이게 다다.

자연계열 1번

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문제

제시문 [가]~[사]를 읽고 다음 질문에 답하시오.

[가] 사건 A\displaystyle A가 일어났을 때의 사건 B\displaystyle B의 조건부확률은P(B∣A)=P(A∩B)P(A)(단, P(A)>0)\displaystyle P(B|A)=\frac{P(A\cap B)}{P(A)}\quad(\text{단, }P(A)>0)[나] 이산확률변수 X\displaystyle X의 기댓값(평균)은E(X)=x1p1+x2p2+x3p3+⋯+xnpn\displaystyle E(X)=x_1p_1+x_2p_2+x_3p_3+\cdots+x_np_n

[논제 Ⅰ] [배점 30점]상자 안에 총 60개의 공이 들어있다. 그 중 n (1≤n<60)\displaystyle n\ (1\le n<60)개의 공은 흰색이고 나머지는 공은 모두 검은색이다. 경희는 상자 안에 있는 공을 하나 임의로 꺼내어 색을 확인하고 다시 상자에 공을 집어넣는 것을 3번 반복한다. 경희는 흰색 공을 꺼낼 때마다 100원을 얻고, 검은색 공을 꺼낼 때마다 100원을 잃는다. 경희는 공을 꺼내기 전에 300원을 가지고 있다고 한다.Correction. ‘나머지는 공은’은 ‘나머지 공은’의 오기다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.

(1) 3번째 공을 꺼내고 난 후, 경희가 400원을 가지고 있을 사건을 A\displaystyle A, 1번째 공을 꺼내고 난 후, 경희가 400원을 가지고 있을 사건을 B\displaystyle B라고 하자. 조건부 확률 P(B∣A)\displaystyle P(B|A)를 구하고, 그 근거를 논술하시오. (10점)

(2) 3번째 공을 꺼내고 난 후 경희가 가지고 있는 금액을 X\displaystyle X라고 하자. X\displaystyle X의 기댓값이 200원일 때, n\displaystyle n의 값을 구하고, 그 근거를 논술하시오. (20점)

해설강의 준비중

[논제 Ⅰ](1) 경희가 상자에서 흰 공을 꺼낼 확률을 p\displaystyle p라고 하면 p=n60\displaystyle p=\frac n{60}이다.P(A)=p×p×(1−p)+p×(1−p)×p+(1−p)×p×p=3p2(1−p)\displaystyle P(A)=p\times p\times(1-p)+p\times(1-p)\times p+(1-p)\times p\times p=3p^2(1-p)P(A∩B)=p×p×(1−p)+p×(1−p)×p=2p2(1−p)\displaystyle P(A\cap B)=p\times p\times(1-p)+p\times(1-p)\times p=2p^2(1-p)따라서, 조건부 확률에 정의로부터 P(B∣A)=23\displaystyle P(B|A)=\frac23

(2) (1)과 비슷하게 3번째 공을 뽑고 난 후,X=600\displaystyle X=600원일 확률은 p3\displaystyle p^3X=400\displaystyle X=400원일 확률은 3p2(1−p)\displaystyle 3p^2(1-p)X=200\displaystyle X=200원일 확률은 3p(1−p)2\displaystyle 3p(1-p)^2X=0\displaystyle X=0원일 확률은 (1−p)3\displaystyle (1-p)^3따라서, 기댓값의 정의로부터E[X]=600×p3+400×3p2(1−p)+200×3p(1−p)+0×(1−p)3=200.\displaystyle E[X]=600\times p^3+400\times3p^2(1-p)+200\times3p(1-p)+0\times(1-p)^3=200.Correction. 기댓값을 계산하는 식에서 200×3p(1−p)\displaystyle 200\times3p(1-p)는 200×3p(1−p)2\displaystyle 200\times3p(1-p)^2이어야 한다. 다음 식의 6p(1−p)\displaystyle 6p(1-p)에도 제곱이 빠졌다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.즉, 6p3+12p2(1−p)+6p(1−p)−2=0\displaystyle 6p^3+12p^2(1-p)+6p(1-p)-2=0.이 방정식을 풀면 p=13\displaystyle p=\frac13. 따라서 n=20\displaystyle n=20이다.

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