(문제 1-1)
두 팀이 7전 4선승제 경기에서 치르게 되는 시합 수를 확률변수 N \displaystyle N N 으로 정의
N \displaystyle N N 이 가능한 값은 4, 5, 6, 7
P ( N = 4 ) = P ( 4 승으로 경기 마침 ) = ( 1 / 2 ) 4 × 2 = ( 1 / 2 ) 3 \displaystyle P(N=4)=P(4\text{승으로 경기 마침})=(1/2)^4\times2=(1/2)^3 P ( N = 4 ) = P ( 4 승으로 경기 마침 ) = ( 1/2 ) 4 × 2 = ( 1/2 ) 3
P ( N = 5 ) = P ( 4 승 1패로 경기 마침 ) = 4 C 3 ⋅ ( 1 / 2 ) 3 ⋅ ( 1 / 2 ) × ( 1 / 2 ) × 2 = 4 ⋅ ( 1 / 2 ) 5 × 2 = ( 1 / 2 ) 2 \displaystyle P(N=5)=P(4\text{승 1패로 경기 마침})={}_{4}\mathrm{C}_{3}\cdot(1/2)^3\cdot(1/2)\times(1/2)\times2=4\cdot(1/2)^5\times2=(1/2)^2 P ( N = 5 ) = P ( 4 승 1 패로 경기 마침 ) = 4 C 3 ⋅ ( 1/2 ) 3 ⋅ ( 1/2 ) × ( 1/2 ) × 2 = 4 ⋅ ( 1/2 ) 5 × 2 = ( 1/2 ) 2
P ( N = 6 ) = P ( 4 승 2패로 경기 마침 ) = 5 C 3 ⋅ ( 1 / 2 ) 3 ⋅ ( 1 / 2 ) 2 × ( 1 / 2 ) × 2 = 10 ⋅ ( 1 / 2 ) 6 × 2 = 5 × ( 1 / 2 ) 4 \displaystyle P(N=6)=P(4\text{승 2패로 경기 마침})={}_{5}\mathrm{C}_{3}\cdot(1/2)^3\cdot(1/2)^2\times(1/2)\times2=10\cdot(1/2)^6\times2=5\times(1/2)^4 P ( N = 6 ) = P ( 4 승 2 패로 경기 마침 ) = 5 C 3 ⋅ ( 1/2 ) 3 ⋅ ( 1/2 ) 2 × ( 1/2 ) × 2 = 10 ⋅ ( 1/2 ) 6 × 2 = 5 × ( 1/2 ) 4
P ( N = 7 ) = P ( 4 승 3패로 경기 마침 ) = 6 C 3 ⋅ ( 1 / 2 ) 3 ⋅ ( 1 / 2 ) 3 × ( 1 / 2 ) × 2 = 20 ⋅ ( 1 / 2 ) 7 × 2 = 5 × ( 1 / 2 ) 4 \displaystyle P(N=7)=P(4\text{승 3패로 경기 마침})={}_{6}\mathrm{C}_{3}\cdot(1/2)^3\cdot(1/2)^3\times(1/2)\times2=20\cdot(1/2)^7\times2=5\times(1/2)^4 P ( N = 7 ) = P ( 4 승 3 패로 경기 마침 ) = 6 C 3 ⋅ ( 1/2 ) 3 ⋅ ( 1/2 ) 3 × ( 1/2 ) × 2 = 20 ⋅ ( 1/2 ) 7 × 2 = 5 × ( 1/2 ) 4
N \displaystyle N N 의 확률분포표는 다음과 같다.
n \displaystyle n n 4 5 6 7 합계 P ( N = n ) \displaystyle P(N=n) P ( N = n ) 2/16 4/16 5/16 5/16 1
시합 수의 평균= E ( N ) = 4 × 2 / 16 + 5 × 4 / 16 + 6 × 5 / 16 + 7 × 5 / 16 = 93 / 16 = 5.8125 \displaystyle =E(N)=4\times2/16+5\times4/16+6\times5/16+7\times5/16=93/16=5.8125 = E ( N ) = 4 × 2/16 + 5 × 4/16 + 6 × 5/16 + 7 × 5/16 = 93/16 = 5.8125
(문제 1-2)
(i) 마진이 1인 승패 상황의 최종 승리 확률
1승 :
( 1 / 2 ) 3 + 3 C 2 ⋅ ( 1 / 2 ) 2 ⋅ ( 1 / 2 ) ⋅ ( 1 / 2 ) + 4 C 2 ⋅ ( 1 / 2 ) 2 ⋅ ( 1 / 2 ) 2 ⋅ ( 1 / 2 ) + 5 C 2 ⋅ ( 1 / 2 ) 2 ⋅ ( 1 / 2 ) 3 ⋅ ( 1 / 2 ) = 21 / 32 = 0.65625 \displaystyle (1/2)^3+{}_{3}\mathrm{C}_{2}\cdot(1/2)^2\cdot(1/2)\cdot(1/2)+{}_{4}\mathrm{C}_{2}\cdot(1/2)^2\cdot(1/2)^2\cdot(1/2)+{}_{5}\mathrm{C}_{2}\cdot(1/2)^2\cdot(1/2)^3\cdot(1/2)=21/32=0.65625 ( 1/2 ) 3 + 3 C 2 ⋅ ( 1/2 ) 2 ⋅ ( 1/2 ) ⋅ ( 1/2 ) + 4 C 2 ⋅ ( 1/2 ) 2 ⋅ ( 1/2 ) 2 ⋅ ( 1/2 ) + 5 C 2 ⋅ ( 1/2 ) 2 ⋅ ( 1/2 ) 3 ⋅ ( 1/2 ) = 21/32 = 0.65625
2승 1패 : ( 1 / 2 ) 2 + 2 C 1 ⋅ ( 1 / 2 ) ⋅ ( 1 / 2 ) ⋅ ( 1 / 2 ) + 3 C 1 ⋅ ( 1 / 2 ) ⋅ ( 1 / 2 ) 2 ⋅ ( 1 / 2 ) = 11 / 16 = 0.6875 \displaystyle (1/2)^2+{}_{2}\mathrm{C}_{1}\cdot(1/2)\cdot(1/2)\cdot(1/2)+{}_{3}\mathrm{C}_{1}\cdot(1/2)\cdot(1/2)^2\cdot(1/2)=11/16=0.6875 ( 1/2 ) 2 + 2 C 1 ⋅ ( 1/2 ) ⋅ ( 1/2 ) ⋅ ( 1/2 ) + 3 C 1 ⋅ ( 1/2 ) ⋅ ( 1/2 ) 2 ⋅ ( 1/2 ) = 11/16 = 0.6875
3승 2패 : ( 1 / 2 ) + ( 1 / 2 ) ⋅ ( 1 / 2 ) = 3 / 4 = 0.75 \displaystyle (1/2)+(1/2)\cdot(1/2)=3/4=0.75 ( 1/2 ) + ( 1/2 ) ⋅ ( 1/2 ) = 3/4 = 0.75
(ii) 마진이 2인 상황의 승리 확률
2승 : ( 1 / 2 ) 2 + 2 C 1 ⋅ ( 1 / 2 ) ⋅ ( 1 / 2 ) ⋅ ( 1 / 2 ) + 3 C 1 ⋅ ( 1 / 2 ) ⋅ ( 1 / 2 ) 2 ⋅ ( 1 / 2 ) + 4 C 1 ⋅ ( 1 / 2 ) ⋅ ( 1 / 2 ) 3 ⋅ ( 1 / 2 ) = 13 / 16 = 0.8125 \displaystyle (1/2)^2+{}_{2}\mathrm{C}_{1}\cdot(1/2)\cdot(1/2)\cdot(1/2)+{}_{3}\mathrm{C}_{1}\cdot(1/2)\cdot(1/2)^2\cdot(1/2)+{}_{4}\mathrm{C}_{1}\cdot(1/2)\cdot(1/2)^3\cdot(1/2)=13/16=0.8125 ( 1/2 ) 2 + 2 C 1 ⋅ ( 1/2 ) ⋅ ( 1/2 ) ⋅ ( 1/2 ) + 3 C 1 ⋅ ( 1/2 ) ⋅ ( 1/2 ) 2 ⋅ ( 1/2 ) + 4 C 1 ⋅ ( 1/2 ) ⋅ ( 1/2 ) 3 ⋅ ( 1/2 ) = 13/16 = 0.8125
3승 1패 : ( 1 / 2 ) + ( 1 / 2 ) ⋅ ( 1 / 2 ) + ( 1 / 2 ) 2 ⋅ ( 1 / 2 ) = 7 / 8 = 0.875 \displaystyle (1/2)+(1/2)\cdot(1/2)+(1/2)^2\cdot(1/2)=7/8=0.875 ( 1/2 ) + ( 1/2 ) ⋅ ( 1/2 ) + ( 1/2 ) 2 ⋅ ( 1/2 ) = 7/8 = 0.875
(iii) 마진이 3인 경우의 승리 확률
3승 : ( 1 / 2 ) + ( 1 / 2 ) ⋅ ( 1 / 2 ) + ( 1 / 2 ) 2 ⋅ ( 1 / 2 ) + ( 1 / 2 ) 3 ⋅ ( 1 / 2 ) = 15 / 16 = 0.9375 \displaystyle (1/2)+(1/2)\cdot(1/2)+(1/2)^2\cdot(1/2)+(1/2)^3\cdot(1/2)=15/16=0.9375 ( 1/2 ) + ( 1/2 ) ⋅ ( 1/2 ) + ( 1/2 ) 2 ⋅ ( 1/2 ) + ( 1/2 ) 3 ⋅ ( 1/2 ) = 15/16 = 0.9375
마진이 2 또는 3이면(또는 2 이상) 최종 승리 확률이 80% 이상
(문제 1-3)
100번의 7전 4선승제 경기에서 3승 2패의 팀이 최종 승리하는 횟수를 확률변수 X \displaystyle X X 로 정의
X \displaystyle X X 는 횟수 100, 확률 0.75의 이항분포 B ( 100 , 0.75 ) \displaystyle B(100,0.75) B ( 100 , 0.75 ) 를 따른다.
횟수가 충분히 크므로 X \displaystyle X X 는 근사적으로 평균 100 × 0.75 = 75 \displaystyle 100\times0.75=75 100 × 0.75 = 75 , 분산 100 × 0.75 × 0.25 = 18.75 \displaystyle 100\times0.75\times0.25=18.75 100 × 0.75 × 0.25 = 18.75 의 정규분포 N ( 75 , 18.75 ) \displaystyle N(75,18.75) N ( 75 , 18.75 ) 를 따른다.
P ( X ≥ 80 ) = P ( ( X − 75 ) / 18.75 ≥ ( 80 − 75 ) / 18.75 ) ≒ P ( Z ≥ 2 / 3 ) = P ( Z ≥ 1.16 ) = 0.5 − 0.3770 = 0.123 \displaystyle P(X\ge80)=P((X-75)/\sqrt{18.75}\ge(80-75)/\sqrt{18.75})\fallingdotseq P(Z\ge2/\sqrt3)=P(Z\ge1.16)=0.5-0.3770=0.123 P ( X ≥ 80 ) = P (( X − 75 ) / 18.75 ≥ ( 80 − 75 ) / 18.75 ) ≒ P ( Z ≥ 2/ 3 ) = P ( Z ≥ 1.16 ) = 0.5 − 0.3770 = 0.123
따라서 3승 2패의 팀이 80번 이상 최종 승리할 확률은 0.123
적절한 근거를 바탕으로 제시한 결과는 적절하게 평가
(문제 1-4)
(i) 승률 0.6의 팀이 단판승부에서 승리할 확률은 0.6
(ii) 승률 0.6의 팀이 5전 3선승제에서 승리할 확률
( 3 / 5 ) 3 + 3 C 2 ⋅ ( 3 / 5 ) 2 ⋅ ( 2 / 5 ) ⋅ ( 3 / 5 ) + 4 C 2 ⋅ ( 3 / 5 ) 2 ⋅ ( 2 / 5 ) 2 ⋅ ( 3 / 5 ) = 2133 / 3125 = 0.68256 \displaystyle (3/5)^3+{}_{3}\mathrm{C}_{2}\cdot(3/5)^2\cdot(2/5)\cdot(3/5)+{}_{4}\mathrm{C}_{2}\cdot(3/5)^2\cdot(2/5)^2\cdot(3/5)=2133/3125=0.68256 ( 3/5 ) 3 + 3 C 2 ⋅ ( 3/5 ) 2 ⋅ ( 2/5 ) ⋅ ( 3/5 ) + 4 C 2 ⋅ ( 3/5 ) 2 ⋅ ( 2/5 ) 2 ⋅ ( 3/5 ) = 2133/3125 = 0.68256
최종 승리 확률이 더 큰 5전 3선승제 방식이 유리
[문제 1-1] (5점) (상) 문제해결 방향과 계산이 명확하고 옳게 답을 구한 경우 (중) 문제해결 방향을 맞게 설정했지만 계산에 실수가 있는 경우 (하) 잘못된 방향설정으로 답을 구하지 못한 경우
[문제 1-2] (10점) (상) 문제해결 방향과 계산이 명확하고 옳게 답을 구한 경우 (중상) 문제해결 방향을 맞게 설정했지만 계산에 사소한 실수가 있는 경우 (중하) 문제해결 방향을 맞게 설정했지만 계산에 중요한 실수나 계산을 끝까지 마치지 못한 경우 (하) 잘못된 방향설정으로 답을 구하지 못한 경우
[문제 1-3] (10점) (상) 문제를 올바르게 해석하고 명확한 계산에 기초하여 근거와 결과를 옳게 제시한 경우 (중상) 문제해결 방향을 맞게 설정했지만 계산에 사소한 실수가 있는 경우 (중하) 문제해결 방향을 맞게 설정했지만 계산에 중요한 실수나 계산을 끝까지 마치지 못한 경우 (하) 잘못된 방향설정으로 답을 구하지 못한 경우
[문제 1-4] (5점) (상) 문제해결 방향과 계산이 명확하고 옳게 답을 구한 경우 (중) 문제해결 방향을 맞게 설정했지만 계산에 실수가 있는 경우 (하) 잘못된 방향설정으로 답을 구하지 못한 경우