수리논술, 이게 다다.

인문사회계 Ⅱ 2번

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문제

[라] 물가수준이 지속적으로 상승하는 현상을 인플레이션이라고 한다.

-고등학교 경제

[마] 특정 연도의 인플레이션율은 다음과 같이 계산된다.

인플레이션율=(당해년도 물가지수 / 전년도 물가지수)−1\displaystyle \text{인플레이션율}=(\text{당해년도 물가지수}\,/\,\text{전년도 물가지수})-1

-고등학교 경제

[바] 확률변수 X\displaystyle X가 평균이 m\displaystyle m이고 표준편차가 σ\displaystyle \sigma인 정규분포를 따를 때, 확률변수 Z\displaystyle Z를 Z=X−mσ\displaystyle Z=\frac{X-m}{\sigma}으로 놓으면 Z\displaystyle Z의 평균과 표준편차는 각각 0과 1이다. 또한 Z\displaystyle Z가 0이상 a\displaystyle a이하의 값을 가질 확률 P(0≤Z≤a)\displaystyle P(0\le Z\le a)는 다음 그림에서 색칠한 부분의 넓이와 같으며, 이 확률의 값은 아래에 제시된 표준정규분포표를 이용하여 구할 수 있다.

표준정규분포에서 0부터 a까지의 확률
z0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.09
0.00.00000.00400.00800.01200.01600.01990.02390.02790.03190.0359
0.10.03980.04380.04780.05170.05570.05960.06360.06750.07140.0753
0.20.07930.08320.08710.09100.09480.09870.10260.10640.11030.1141
0.30.11790.12170.12550.12930.13310.13680.14060.14430.14800.1517
0.40.15540.15910.16280.16640.17000.17360.17720.18080.18440.1879
0.50.19150.19500.19850.20190.20540.20880.21230.21570.21900.2224
0.60.22570.22910.23240.23570.23890.24220.24540.24860.25170.2549
0.70.25800.26110.26420.26730.27040.27340.27640.27940.28230.2852
0.80.28810.29100.29390.29670.29950.30230.30510.30780.31060.3133
0.90.31590.31860.32120.32380.32640.32890.33150.33400.33650.3389

−고등학교 확률과 통계

※ [문제 2-1]:인플레이션율이 평균이 0.02이고 표준편차가 0.01인 정규분포를 따른다고 할 때, 인플레이션율이 0.021보다 크거나 같을 확률을 구하라. [15점]

※ [문제 2-2]:2019년 인플레이션율에 따라 상금이 정해지는 복권 A,B\displaystyle A,B와 그렇지 않은 복권 C\displaystyle C가 있다. 복권 A\displaystyle A의 가격은 3,600원이고, 2019년 인플레이션율이 0.021을 넘으면 5,000원을 지급하고, 그렇지 않으면 3,000원을 지급한다. 복권 B\displaystyle B의 가격은 2,300원이고, 2019년 인플레이션율이 0.021을 넘으면 2,500원을 지급하고, 그렇지 않으면 4,000원을 지급한다. 복권 C\displaystyle C는 2019년 인플레이션율에 관계없이 항상 15,000원을 지급한다면 이 복권의 가격은 얼마이겠는가? (모든 복권의 상금 지급일은 2020년 6월 30일이다.) [20점]

※ [문제 2-3]:2018년(연말)의 물가수준이 100이고, 2019년(연말)의 물가수준이 110이면 2019년의 인플레이션율은 0.1이 된다. 2020년과 2021년의 인플레이션율은 아래 식에 따라 결정된다고 하자:

1+2020년 인플레이션율=(1+2019년 인플레이션율)0.9\displaystyle 1+\text{2020년 인플레이션율}=(1+\text{2019년 인플레이션율})^{0.9}1+2021년 인플레이션율=(1+2020년 인플레이션율)0.9\displaystyle 1+\text{2021년 인플레이션율}=(1+\text{2020년 인플레이션율})^{0.9}

이 같은 패턴이 2021년 이후에도 무한히 지속된다면, 미래의 물가 수준은 어떤 값에 수렴해 가겠는가?

(답은 소수점 아래 첫 번째 자리에서 반올림하여 정수로 제시하시오. 계산에는 다음을 참조하시오.1.10.81=0.0803, 1.10.9=0.0896, 1.19=2.3579, 1.110=2.5937\displaystyle 1.1^{0.81}=0.0803,\ 1.1^{0.9}=0.0896,\ 1.1^9=2.3579,\ 1.1^{10}=2.5937) [25점]Correction. 1.10.81\displaystyle 1.1^{0.81}과 1.10.9\displaystyle 1.1^{0.9}의 근삿값은 각각 1.0803\displaystyle 1.0803, 1.0896\displaystyle 1.0896이다. 원문의 0.0803\displaystyle 0.0803, 0.0896\displaystyle 0.0896에는 정수 부분 1\displaystyle 1이 빠져 있다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.

해설강의 준비중

[문제 2-1]

2019년 인플레이션율을 X\displaystyle X라 하면 X\displaystyle X는 평균이 0.02이고 표준편차가 0.01인 정규분표를 따르기 때문에, Z=(X−0.02)/0.01\displaystyle Z=(X-0.02)/0.01은 표준정규분포를 따르게 된다. 또한 “X\displaystyle X가 0.021보다 크거나 같음”은 “Z\displaystyle Z가 0.1보다 크거나 같음”과 동치이다. Z\displaystyle Z가 0.1보다 크거나 같을 확률은 다음과 같이 계산 된다:

P(Z≥0.1)=1−P(Z≤0.1)=1−[0.5+P(0≤Z≤0.1)]=0.5−P(0≤Z≤0.1)\displaystyle P(Z\ge0.1)=1-P(Z\le0.1)=1-[0.5+P(0\le Z\le0.1)]=0.5-P(0\le Z\le0.1)

Z\displaystyle Z가 0과 0.1 사이에 있을 확률은 0.0398임을 지문 (다)에 주어진 표에서 확인할 수 있다. 따라서 Z\displaystyle Z가 0.1보다 크거나 같을 확률은 0.5−0.0398=0.4602\displaystyle 0.5-0.0398=0.4602이다.Correction. 표준정규분포표를 가리키는 “지문 (다)”는 “지문 (바)”의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.

[문제 2-2]

복권 A\displaystyle A와 B\displaystyle B를 적절히 섞으면 복권 C\displaystyle C와 동일한 상금을 받을 수 있다. 복권 A\displaystyle A를 X\displaystyle X개 사고 복권 B\displaystyle B를 Y\displaystyle Y개 사서 복권 C\displaystyle C의 상금을 얻고자 한다면, X\displaystyle X와 Y\displaystyle Y를 다음 식에 따라 선택하면 된다.

5000X+2500Y=15000\displaystyle 5000X+2500Y=150003000X+4000Y=15000\displaystyle 3000X+4000Y=15000

이 연립방정식을 풀면 X=45000/25000, Y=30000/12500\displaystyle X=45000/25000,\ Y=30000/12500을 얻는다. 복권 A\displaystyle A의 가격은 3,600원이고 복권 B\displaystyle B의 가격은 2,300원이므로 복권 A\displaystyle A를 X\displaystyle X개 사고 복권 B\displaystyle B를 Y\displaystyle Y개 사는 것의 비용은 45000/25000×3600\displaystyle 45000/25000\times3600원 + 30000/12500×2300\displaystyle +\ 30000/12500\times2300원 =12000\displaystyle =12000이 된다. 복권 A\displaystyle A를 X\displaystyle X개 사고 복권 B\displaystyle B를 Y\displaystyle Y개 사는 것이 복권 C\displaystyle C와 동치이기 때문에 복권 C\displaystyle C의 가격은 12,000원이 된다.

[문제 2-3]

문제에 제시된 식을 물가지수를 이용하여 표현하면 다음과 같다:

2020년 물가지수2019년 물가지수=(2019년 물가지수2018년 물가지수)0.9\displaystyle \frac{\text{2020년 물가지수}}{\text{2019년 물가지수}}=\left(\frac{\text{2019년 물가지수}}{\text{2018년 물가지수}}\right)^{0.9}

2021년 물가지수2020년 물가지수=(2020년 물가지수2019년 물가지수)0.9\displaystyle \frac{\text{2021년 물가지수}}{\text{2020년 물가지수}}=\left(\frac{\text{2020년 물가지수}}{\text{2019년 물가지수}}\right)^{0.9}

⋯\displaystyle \cdots

t년 물가지수(t−1)년 물가지수=((t−1)년 물가지수(t−2)년 물가지수)0.9\displaystyle \frac{t\text{년 물가지수}}{(t-1)\text{년 물가지수}}=\left(\frac{(t-1)\text{년 물가지수}}{(t-2)\text{년 물가지수}}\right)^{0.9}

각 식의 우변은 2018년과 2019년의 물가지수를 이용하여 표현하는 것이 가능하다

2020년 물가지수2019년 물가지수=(2019년 물가지수2018년 물가지수)0.9\displaystyle \frac{\text{2020년 물가지수}}{\text{2019년 물가지수}}=\left(\frac{\text{2019년 물가지수}}{\text{2018년 물가지수}}\right)^{0.9}

2021년 물가지수2020년 물가지수=(2019년 물가지수2018년 물가지수)0.92\displaystyle \frac{\text{2021년 물가지수}}{\text{2020년 물가지수}}=\left(\frac{\text{2019년 물가지수}}{\text{2018년 물가지수}}\right)^{0.9^2}

⋯\displaystyle \cdots

t년 물가지수(t−1)년 물가지수=(2019년 물가지수2018년 물가지수)0.9t−2019\displaystyle \frac{t\text{년 물가지수}}{(t-1)\text{년 물가지수}}=\left(\frac{\text{2019년 물가지수}}{\text{2018년 물가지수}}\right)^{0.9^{t-2019}}

위 식을 모두 곱하면

t년 물가지수2019년 물가지수=(2019년 물가지수2018년 물가지수)0.9+0.92+⋯+0.9t−2019\displaystyle \frac{t\text{년 물가지수}}{\text{2019년 물가지수}}=\left(\frac{\text{2019년 물가지수}}{\text{2018년 물가지수}}\right)^{0.9+0.9^2+\cdots+0.9^{t-2019}}

좌변에 t\displaystyle t년 물가지수만 남기면

t년 물가지수=(2019년 물가지수)(2019년 물가지수2018년 물가지수)0.9+0.92+⋯+0.9t−2019\displaystyle t\text{년 물가지수}=(\text{2019년 물가지수})\left(\frac{\text{2019년 물가지수}}{\text{2018년 물가지수}}\right)^{0.9+0.9^2+\cdots+0.9^{t-2019}}

t\displaystyle t가 무한히 커질 때 위 식의 우변은 다음과 같이 된다.

(2019년 물가지수)(2019년 물가지수2018년 물가지수)0.9+0.92+⋯=(2019년 물가지수)(2019년 물가지수2018년 물가지수)9=110×1.19\displaystyle (\text{2019년 물가지수})\left(\frac{\text{2019년 물가지수}}{\text{2018년 물가지수}}\right)^{0.9+0.9^2+\cdots}=(\text{2019년 물가지수})\left(\frac{\text{2019년 물가지수}}{\text{2018년 물가지수}}\right)^9=110\times1.1^9

문제에 주어진 정보를 이용하면 위 값은 110×2.3579=259.369\displaystyle 110\times2.3579=259.369 소수점 아래 첫 번째 자리에서 반올림하면 259가 된다.

하위 문항채점 기준배점
문제 2-11) 표준정규분포를 가지는 확률변수를 고려하고 있는지 2) 문제에서 요구하는 확률이 표준정규분포를 가지는 변수가 0.1보다 크거나 같을 확률과 같음을 기술하고 있는지 3) 표준정규분포를 가지는 변수가 0.1보다 크거나 같을 확률을 Z\displaystyle Z가 0과 0.1 사이에 있을 확률을 이용하여 표시하였는지 4) Z\displaystyle Z가 0과 0.1 사이에 있을 확률 0.0398을 표에서 읽어내었는지 5) 계산실수 없이 0.4602라는 숫자를 얻었는지 ※ 각각에 대하여 3점을 부여한다.15
문제 2-21) 복권 A\displaystyle A와 B\displaystyle B를 적절히 섞으면 복권 C\displaystyle C와 동일한 상금을 받을 수 있음을 파악하고 있는지 2) 연립방정식을 올바르게 설정하였는지 3) 연립방적식의 해를 실수 없이 구했는지 4) 연립방적식의 해로부터 문제의 답을 구하는데 실수가 없었는지 ※ 각각에 대하여 5점을 부여한다.20
문제 2-31) 인플레이션율에 대한 식을 물가지수를 이용하여 표현하였는지 2) 미래의 물가지수를 2018년과 2019년의 물가지수를 이용하여 표현하는 식을 얻었는지 3) 등비급수를 포함하는 식을 얻었는지 4) 등비급수를 실수 없이 계산하였는지 5) 계산실수 없이 259라는 값을 얻었는지 ※ 각각에 대하여 5점을 부여한다.25

첨삭 사례

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