수리논술, 이게 다다.

자연계열 3번

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문제

제시문 3

(가) 일반적으로 표본공간 S\displaystyle S의 두 사건 A\displaystyle A, B\displaystyle B에 대하여 사건 A\displaystyle A가 일어났다는 조건 아래에서 사건 B\displaystyle B가 일어날 확률을 사건 A\displaystyle A가 일어났을 때의 사건 B\displaystyle B의 조건부확률이라 하고, 이것을 기호로 P(B∣A)\displaystyle \mathrm{P}(B|A)와 같이 나타낸다. 이때 P(B∣A)\displaystyle \mathrm{P}(B|A)는P(B∣A)=P(A∩B)P(A) (P(A)>0)\displaystyle \mathrm{P}(B|A)=\frac{\mathrm{P}(A\cap B)}{\mathrm{P}(A)}\ (\mathrm{P}(A)>0)로 정의한다.

(나) 그림에서 중심이 원점 O\displaystyle \mathrm{O}이고 반지름의 길이가 2인 원 위에 같은 간격으로 6개의 점 A\displaystyle \mathrm{A}, B\displaystyle \mathrm{B}, C\displaystyle \mathrm{C}, D\displaystyle \mathrm{D}, E\displaystyle \mathrm{E}, F\displaystyle \mathrm{F}가 놓여 있다.

중심이 원점 O이고 반지름 2인 원 위에 같은 간격으로 놓인 여섯 점 A, B, C, D, E, F.

[문제 3] (나)에서 7개의 점 A\displaystyle \mathrm{A}, B\displaystyle \mathrm{B}, C\displaystyle \mathrm{C}, D\displaystyle \mathrm{D}, E\displaystyle \mathrm{E}, F\displaystyle \mathrm{F}, O\displaystyle \mathrm{O} 중 임의로 3개의 점을 택하여 서로 연결했을 때 삼각형이 되었다는 조건 아래에서, 이 삼각형이 정삼각형이거나 넓이가 2보다 클 확률을 구하고 풀이 과정을 쓰시오. [29점]

정답: 58\displaystyle \dfrac{5}{8}

[풀이] 7개의 점 중 3개를 택하는 사건을 X\displaystyle X, 3개를 택하여 연결했을 때 삼각형이 되는 사건을 Y\displaystyle Y, 3개를 택하여 연결했을 때 정삼각형이 되거나 넓이가 2보다 큰 삼각형이 되는 사건을 Z\displaystyle Z라 하자.n(X)=7C3=35\displaystyle n(X)={}_{7}\mathrm{C}_{3}=35이다.

점 3개를 택했을 때 이 세 점이 같은 직선 위에 있으면 삼각형이 되지 않고, 이 경우는 AOD\displaystyle \mathrm{AOD}, BOE\displaystyle \mathrm{BOE}, COF\displaystyle \mathrm{COF}의 3가지이다. 따라서 n(Y)=35−3=32\displaystyle n(Y)=35-3=32이다. 이 32개의 삼각형은 다음 5가지 유형으로 나눌 수 있다.

유형1: 원점과 원 위에 있는 이웃한 두 점 (예: OAB\displaystyle \mathrm{OAB}). 6가지. 넓이는 3<2\displaystyle \sqrt{3}<2.유형2: 원 위에 잇달아 있는 점 3개 (예: ABC\displaystyle \mathrm{ABC}). 6가지. 넓이는 3<2\displaystyle \sqrt{3}<2.유형3: 원점과 원 위에 있는 서로 이웃하지 않는 두 점 (예: OAC\displaystyle \mathrm{OAC}). 6가지. 넓이는 3<2\displaystyle \sqrt{3}<2.유형4: 원 위에 있는 세 점으로서, 두 점이 서로 원점에 대해 대칭 (예: ABD\displaystyle \mathrm{ABD}). 대칭인 점은 3쌍이 있고, 각각에 대해 4개씩 세 번째 점을 택할 수 있으므로 3×4=12\displaystyle 3\times 4=12가지. 넓이는 23>2\displaystyle 2\sqrt{3}>2.유형5: 세 점이 원 위에 있고 서로 같은 간격일 때. ACE\displaystyle \mathrm{ACE}, BDF\displaystyle \mathrm{BDF}의 2가지. 넓이는 33>2\displaystyle 3\sqrt{3}>2.

이 중 정삼각형이 되는 것은 유형1과 유형5의 8가지이다. 따라서 정삼각형이거나 넓이가 2보다 큰 삼각형이 되는 경우는 유형1, 유형4, 유형5의 20가지이고, n(Z)=20\displaystyle n(Z)=20이다.

따라서P(Z∣Y)=P(Y∩Z)P(Y)= 2035  3235 =58\displaystyle \mathrm{P}(Z|Y)=\frac{\mathrm{P}(Y\cap Z)}{\mathrm{P}(Y)}=\frac{\ \frac{20}{35}\ }{\ \frac{32}{35}\ }=\frac{5}{8}이다.

하위 문항채점 기준배점
문제 3A+: 답과 풀이가 맞음 A: 풀이가 맞았으나 사소한 계산 실수가 있음 B+: 다섯 가지 유형 중 3개 이상을 맞게 계산함 B: 다섯 가지 유형 중 2개 이상을 맞게 계산함 C: 다섯 가지 유형으로 나누어 경우의 수를 구하고 더하는 방법을 제시함 D: 풀이와 관계있는 의미 있는 시도를 함 F: 답안이 공란이거나 문제와 관련 없는 내용을 적음29점

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