수리논술, 이게 다다.

자연계열 1번

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문제

(가)어떤 시행의 표본공간 S\displaystyle S가 n\displaystyle n개의 근원사건으로 이루어져 있고 각 근원사건이 일어날 가능성이 모두 같은 정도로 기대될 때, 사건 A\displaystyle A가 r\displaystyle r개의 근원사건으로 이루어져 있으면 사건 A\displaystyle A가 일어날 확률 P(A)\displaystyle \mathrm{P}(A)를 다음과 같이 정의하고, 그것을 수학적확률이라고 한다.P(A)=rn\displaystyle \mathrm{P}(A)=\frac{r}{n}예를 들어 검은 구슬 두 개와 흰 구슬 두 개를 꿰어 염주를 만드는 경우를 생각해 보자. 구슬 색의 배치에 따라 다음과 같이 두 가지 종류의 염주를 만들 수 있다.

검은 구슬 두 개와 흰 구슬 두 개를 원형으로 꿴 염주 두 개. 왼쪽은 같은 색이 이웃한 a형 염주, 오른쪽은 색이 번갈아 놓인 b형 염주.

구슬의 색을 보지 않고 임의로 구슬을 배치할 때 a형 염주가 만들어지는 사건을 A\displaystyle A라 하자. 표본공간 S\displaystyle S가 두 개의 근원사건으로 이루어져 있으며 사건 A\displaystyle A는 한 개의 근원사건으로 이루어져 있으므로 사건 A\displaystyle A가 일어날 확률 P(A)\displaystyle \mathrm{P}(A)는P(A)=12\displaystyle \mathrm{P}(A)=\frac{1}{2}이다.

(나)어느 제약회사에서 1만 정의 알약을 생산하였다. 그런데 1정의 알약이 모조 알약으로 바뀌는 일이 발생하였다. 알약이 진품인가 모조품인가를 구별하는 기술을 이용할 경우 진품 알약은 90%의 확률로 진품으로 판정되고 10%의 확률로 모조품으로 판정된다. 그리고 모조품 알약은 90%의 확률로 모조품으로 판정되고 10%의 확률로 진품으로 판정된다.임의의 알약 1정을 검사한 결과 모조품이라는 판정이 나왔다. 이 때 그 알약이 모조품일 확률은 90%이다.

I. 제시문 (가)와 (나)에서 올바르게 서술되지 않은 부분이 있으면 바르게 고치고, 그 과정을 설명하시오.

(가) 구슬의 색을 보지 않고 임의로 구슬을 배치할 때, 흰 구슬 두개와 검은 구슬 두 개를 꿰어 염주가 만들어지는 경우는 다음 여섯 가지가 있다.

B B W W\displaystyle B\,B\,W\,W: a형   B W B W\displaystyle B\,W\,B\,W: b형B W W B\displaystyle B\,W\,W\,B: a형   W W B B\displaystyle W\,W\,B\,B: a형W B W B\displaystyle W\,B\,W\,B: b형   W B B W\displaystyle W\,B\,B\,W: a형

이 구슬들을 꿰어 염주로 만들면 모두 a형 또는 b형의 염주가 된다.따라서 염주가 만들어지는 표본 공간의 원소는 6가지이다.그 중 a형 염주는 4가지, b형 염주는 2가지이다.각 근원사건이 일어날 가능성이 모두 같으며 모든 근원사건은 6가지이며, 이 중에서 사건 A\displaystyle A의 근원사건은 4가지이므로 사건 A\displaystyle A가 일어날 확률은 46=23\displaystyle \frac{4}{6}=\frac{2}{3}이다.따라서 제시문 (가)에서 염주가 만들어지는 근원사건을 두 가지로 보고 a형 염주가 만들어지는 사건 A\displaystyle A의 확률을 12\displaystyle \frac{1}{2}로 풀이한 것은 잘못된 풀이가 된다.

(나) 제시문에서는 1만 정의 알약 중 임의의 알약 1정을 검사한 결과 모조품이라는 판정이 나온 것으로 그 알약이 모조품일 확률이 90%라고 했는데, 이 확률은 임의의 알약 1정이 모조품임을 알았을 때, 그 알약이 모조품이라고 판정될 확률이 90%라는 의미이다.제시문에 주어진 상황을 잘 정리해보면 모조품을 모조품이라고 판정한 경우와 진품을 모조품이라고 판정한 경우 중 모조품을 모조품이라고 할 때의 확률을 구하라는 문제라는 것을 알 수 있다.알약 1정을 선택할 때 모조품을 선택하는 사건을 A\displaystyle A라 하고, 1정의 알약을 모조품으로 판정하는 사건을 B\displaystyle B라 하자. 그러면 알약 1정이 모조품이라는 판정이 나왔을 때, 그 알약이 모조품일 확률은 P(A∣B)\displaystyle \mathrm{P}(A|B)이 된다.

P(A∣B)=P(A∩B)P(A∩B)+P(AC∩B)=110000×0.9110000×0.9+999910000×0.1=99+9999=11112\displaystyle \mathrm{P}(A|B)=\frac{\mathrm{P}(A\cap B)}{\mathrm{P}(A\cap B)+\mathrm{P}(A^{C}\cap B)}=\frac{\frac{1}{10000}\times0.9}{\frac{1}{10000}\times0.9+\frac{9999}{10000}\times0.1}=\frac{9}{9+9999}=\frac{1}{1112}

즉, 구하고자 하는 확률은 90%가 아니라 11112\displaystyle \frac{1}{1112} 가 되는 것이다.

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