부산대 2025학년도 수시 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/pusan/2025su/jayeon_1
문제
【문항 1】다음 제시문을 이용하여 아래 논제의 풀이 과정과 답을 논리적으로 서술하시오.
[I] 변수를 포함하는 문장이나 식이 변수의 값에 따라 참, 거짓이 판명될 때, 이 문장이나 식을 조건이라고 한다. 또 전체집합 의 원소 중에서 어떤 조건을 참이 되게 하는 모든 원소의 집합을 그 조건의 진리집합이라고 한다.
[II] 집합 의 원소의 개수를 기호로 와 같이 나타낸다.
[III] 서로 다른 개에서 개를 택하는 순열의 수는 (단, )이고,서로 다른 개에서 개를 택하는 조합의 수는 (단, )이다.
여섯 명의 학생 의 수학 점수와 과학 점수가 아래의 표와 같다.
| 수학 점수 | 과학 점수 | |
|---|---|---|
[1-1] 전체집합 에 대하여 두 조건 를의 수학 점수가 의 수학 점수보다 높다.의 과학 점수가 의 과학 점수보다 낮다.라 하자. 두 조건 의 진리집합을 각각 라 할 때, 의 값을 각각 구하시오. (15점)
[1-2] 여섯 명의 학생 중에서 4명을 뽑아 일렬로 나열할 때, 수학 점수가 80점 이상인 학생끼리는 서로 이웃하지 않게 나열하는 경우의 수를 구하시오. (15점)
부산대 2025학년도 수시 자연계열 1번 · mathesis.kr/archive/pusan/2025su/jayeon_1
[1-1]6명의 수학 점수가 모두 다르므로 6명 중 임의로 뽑은 두 명을 와 라고 하면(의 수학 점수) (의 수학 점수)인 경우는 순서쌍 가 조건 를 참으로 하고,(의 수학 점수) (의 수학 점수)인 경우는 순서쌍 가 조건 를 참으로 한다.따라서 6명 중 2명을 택하는 조합의 수와 진리집합 의 원소의 개수는 같다. 즉 이다.
과 의 과학 점수만 같고 나머지의 과학 점수는 서로 다르므로 의 원소이면서 인 에 대하여임의의 두 명을 와 라고 하면(의 과학 점수) (의 과학 점수)인 경우는 순서쌍 가 조건 를 참으로 하고,(의 과학 점수) (의 과학 점수)인 경우는 순서쌍 가 조건 를 참으로 한다.따라서 6명 중 2명을 택하는 조합의 수에서 과 가 동시에 뽑히는 경우의 수를 제외한 값이 진리집합 의 원소의 개수이다. 즉, 이다.
가 하나로 고정 되었을 때 조건 와 를 모두 만족 시키는 를 찾으면, 전체 집합의 원소 중 의 원소는 임을 알 수 있다.따라서 이고, 이다.
[1-2]6명 중 수학 점수가 80점 이상인 학생이 3명이고 80점 미만인 학생이 3명이다. (i) 수학 점수가 80점 이상인 학생이 0명 뽑히는 경우, (ii) 수학 점수가 80점 이상인 학생이 1명 뽑히는 경우, (iii) 수학 점수가 80점 이상인 학생이 2명 뽑히는 경우, (iv) 수학 점수가 80점 이상인 학생이 3명 뽑히는 경우로 나누어 생각한다.(i) 6명 중 4명을 뽑는다면 적어도 한 명은 수학 점수가 80점 이상이므로 수학 점수가 80점 이상인 학생이 한 명도 뽑히지 않는 경우의 수는 0이다.
(ii) 뽑힌 4명 중 수학 점수가 80점 이상인 학생이 1명인 경우의 수는 이고, 각각의 경우에 대하여 수학 점수가 80점 이상인 학생이 이웃할 수 없으므로 4명을 자유롭게 나열하는 경우의 수는 이다. 따라서 구하는 경우의 수는 이다.
(iii) 뽑힌 4명 중 수학 점수가 80점 미만인 학생 2명을 먼저 나열하는 경우의 수는 이고, 80점 이상인 학생 두 명을 뽑아 서로 이웃하지 않도록 이미 나열된 두 사람 옆자리에 한 명씩 나열하는 경우의 수는 이다.따라서 구하는 경우의 수는 이다.
(iv) 뽑힌 4명 중 수학 점수가 80점 이상인 학생이 3명인 경우는 이웃하지 않게 나열할 수 없으므로 경우의 수는 0이다.
따라서 구하는 총 경우의 수는 이다.
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