수리논술, 이게 다다.

인문계열 2번

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문제

③

(가) 10명의 시민들로 구성된 사회가 있고, 각 시민들에게는 {1, 2, ..., 9, 10}의 번호가 부여되어 있다. 시민들은 스마트 폰의 메신저 앱을 사용하여 대화하기를 좋아한다. 시중에는 A와 B 두 종류의 메신저 앱이 있고, 시민들은 이 중 하나를 골라 사용한다. 메신저 앱을 통한 대화는 동일한 앱을 사용하는 시민들 사이에서만 가능하다.

시민 x\displaystyle x는 A를 사용할 때와 B를 사용할 때 다른 수준의 만족감을 느끼는 데, 그 만족감은 다음의 식과 같다.

A를 사용할 때 만족감 = 2x\displaystyle 2xB를 사용할 때 만족감 = 10−x\displaystyle 10-x단, x=1,2,…,10\displaystyle x=1,2,\ldots,10이다.

예컨대, 시민 1이 A를 사용할 때 만족감은 2고, B를 사용할 때 만족감은 9다.

(나) (가)에서 설명한 사용자의 만족감에 더하여 같은 앱을 사용하는 시민의 수가 많을수록 앱 사용으로부터 추가적인 편익이 발생한다. 만약, A의 사용자 수가 n\displaystyle n이라면, A를 사용할 때 시민 x\displaystyle x가 얻는 총편익은 2x+n\displaystyle 2x+n이고 B를 사용할 때 시민 x\displaystyle x가 얻는 총편익은 10−x+(10−n)\displaystyle 10-x+(10-n)이다.

(다) 기술적인 문제로 인해 메신저 앱 B가 사라지고 모든 시민이 A를 사용하고 있다. 기술 혁신으로 사용자의 만족감이 개선된 메신저 앱 C가 출시되었다. 시민 x\displaystyle x가 C를 사용할 때의 만족감은 2x+5\displaystyle 2x+5이다.

Ⅱ. ③에 관한 다음의 질문들에 대해 근거를 제시하여 답하시오. (25점)

1. 만약 시민들이 (가)에 나타난 사용 만족감만을 고려하여 메신저 앱 서비스를 고른다면, 몇 명의 시민들이 A를 쓸 것인가?

2. 이제 시민들은 (나)에서처럼 총편익을 고려하여 그들이 사용할 앱을 고른다. 각 앱의 사용자가 위 1에서 구해진 결과와 같을 때 현재 사용하는 앱을 다른 앱으로 교체하고자 하는 시민이 있겠는가? (단 시민들이 앱을 선택할 때 고려하는 앱의 사용자 수는 자신의 선택에 의해 영향 받지 않는 기존의 사용자 수이다.) 이 경우 10명의 시민 모두가 A를 사용하는 것이 가능한가?

3. 모두가 C를 사용하는 것이 모두가 A를 사용하는 것보다 시민의 총편익을 더 크게 한다는 것을 보이시오. 그럼에도 (다)의 상황에서는 A에서 C로 전환할 시민이 없다는 것을 보이시오. 이러한 결과를 간략히 해석하시오.

해설강의 준비중

1. 2x>10−x\displaystyle 2x>10-x 인 시민만 메신저 A를 고를 것이다.

2x>10−x\displaystyle 2x>10-x3x>10\displaystyle 3x>10x>103≒3.3\displaystyle x>\frac{10}{3}\fallingdotseq3.3

∴ 시민 4 ~ 시민 10이 A를 사용할 것이므로총 7명의 시민들이 A를 고를 것이다.

2. 메신저 A의 경우 추가로 얻게 되는 편익은 7,메신저 B의 경우 추가로 얻게 되는 편익은 3이다.따라서 추가적 편익을 고려하지 않는 상태에서도메신저 A를 사용하는 것이 이익이었던시민4~시민 10은 자신의 선택을 바꾸지 않을 것이다. 이제시민1~시민3이 각각 A, B를 택함으로서얻게 될 총 편익을 비교해 보면,

AB
<시민1>2+8=10\displaystyle 2+8=109+3=12\displaystyle 9+3=12
<시민2>4+8=12\displaystyle 4+8=12>\displaystyle >8+3=11\displaystyle 8+3=11
<시민3>6+8=14\displaystyle 6+8=14>\displaystyle >7+3=10\displaystyle 7+3=10

이 되므로 시민 2와 시민 3은 A로 선택을 바꿀 것이다.Comment. 이 답안은 앱을 바꾼 본인을 새 앱의 사용자 수에 포함한다. 문제의 조건대로 기존 사용자 수를 적용하면 처음 A로 바꿀 시민은 시민 3이고, 이후 시민 2와 시민 1이 순서대로 바꾸게 된다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.

시민 2와 시민 3이 A로 선택을 바꾸면 시민 1이 A를 선택할 때 총 편익은 2+10=12\displaystyle 2+10=12, B를 선택할 때 총 편익은 9+1=10\displaystyle 9+1=10으로 바뀌게 되어 결국 시민 1도 A로 선택을 바꿀 것이고, 10명의 시민 모두가 A를 사용하게 될 것이다.

3. 시민 모두가 A를 사용할 때 시민 10명의 총 편익은∑K=110(2K+10)=2×(1+2+⋯+9+10)+10×10=2×55+10×10=110+100=210\displaystyle \begin{aligned}\sum_{K=1}^{10}(2K+10)&\\&=2\times(1+2+\cdots+9+10)+10\times10=2\times55+10\times10\\&=110+100=210\end{aligned} 이다.

그리고 시민 모두가 C를 사용할 때 시민 10명의 총 편익은

=2×(1+2+⋯+9+10)+5×10+10×10\displaystyle =2\times(1+2+\cdots+9+10)+5\times10+10\times10=2×55+50+100=110+150=260\displaystyle =2\times55+50+100=110+150=260이다.

따라서 전체적으로 보면 모두가 C를 사용하는 것이 모두가 A를 사용하는 것보다 총 편익이 크다.그러나 각 개인이 볼 때, 모두가 A를 사용하고 있는 상황에서 자신만 C로 바꿀 경우 총 편익은 2x+5+1\displaystyle 2x+5+1, 즉 2x+6\displaystyle 2x+6으로 자신이 선택을 바꾸지 않고 A에 남아있을 때보다 적다.따라서 시민들 중 누구도 A에서 C로 선택을 바꾸지 않을 것이다. 이는 각 시민이 메신저를 선택할 때 사회 구성원들과 합의하지 않고 독립적으로 선택을 하기 때문에 발생하는 현상이다. 또한 이 현상은 둘 다 배신하지 않으면 훨씬 적은 벌을 받을 수 있지만 상대의 선택을 예측할 수 없으므로 개인의 이익만을 따져 둘 다 배신하는 것을 선택하는 ‘죄수의 딜레마’와 유사한 현상이라고도 볼 수 있다.

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