AMC 10 · 2005 · #21

학년 7 probability
combinations-basicprobability-basic identify-subproblemsratio-proportion ↑ 선수 지식: combinations-basicprobability-basic
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
모자 안에 슬립 마흔 장이 들어 있다. 1부터 10까지의 수가 각각 정확히 네 장에 적혀 있다. 슬립 네 장을 무작위로, 다시 넣지 않고 뽑는다. 네 장 모두 같은 수일 확률을 p, 두 장은 수 a이고 나머지 두 장은 다른 수 b일 확률을 q라 하자. q/p를 구하여라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
162
(B)
180
(C)
324
(D)
360
(E)
720

AMC 10 2005 problem © Mathematical Association of America (MAA AMC). Reproduced for educational use.

풀이 과정
전략 작은 문제로 쪼개기

p와 q는 둘 다 (유리한 뽑기)를 같은 전체 뽑기 수 C(40, 4)로 나눈 값이다. 도구 #16(관점 바꾸기)은 이 사실 위에서 문제 전체를 뒤집는다: 비 q/p에서는 그 공통 전체가 약분되므로, q/p는 그저 두 장씩인 뽑기의 개수를 네 장 같은 뽑기의 개수로 나눈 값과 같다 — 거대한 C(40, 4)는 계산할 필요조차 없다. 그러면 두 개의 깔끔한 세기 소문제(도구 #7)가 남고, 각각을 도구 #2(빠짐없이 나열하기)로 처리한다: 네 장 같은 뽑기를 세고, 다음으로 두 장씩인 뽑기를 세어, 나눈다.

1STEP 1

두 확률은 전체가 같다

네 장 뽑기는 모두 똑같이 나오므로 p와 q는 같은 전체 C(40, 4) 위에 있고, q/p에서 약분되어 개수의 비만 남는다.

q/p = ( N_q/C(40, 4) )/( N_p/C(40, 4) ) = N_q/N_p
2STEP 2

네 장 같은 뽑기 세기

네 장이 모두 같으려면 한 수의 네 장 전부여야 하니, 고를 자유가 있는 것은 수뿐이다: N_p = 10.

N_p = 10 × C(4, 4) = 10 × 1 = 10
3STEP 3

두 장씩인 뽑기 세기

순서 없는 짝 a, b를 45가지로 고르고, 각 수의 네 장에서 두 장씩을 6 × 6가지로 고른다: N_q = 1620.

N_q = C(10, 2)C(4, 2)C(4, 2) = 45 × 6 × 6 = 1620
4STEP 4

두 개수를 나누기

q/p = N_q/N_p에 대입하면 1620을 10으로 나누어 162, 깔끔한 정수이며 선택지 (A)다.

q/p = N_q/N_p = 1620/10 = 162 → (A)
정답
162
162는 정수이며 이는 타당하다: p와 q가 분모 C(40, 4)를 공유하므로 비는 N_q/N_p로 줄어들 수밖에 없었고, N_p=10이 N_q=1620을 나누어떨어지게 한다. 또한 q가 p보다 훨씬 큰 것도 합리적이다 — 두 장씩 나뉘는 경우(1620)가 드문 완벽한 일치(10)보다 훨씬 여러 방법으로 일어나므로 q/p ≫ 1이다. 함정 답들은 잘못 센 데서 나온다: {a,b}가 순서 없는 짝임을 잊으면 1620이 두 배가 되어 3240, 324 (C)가 나오고, 슬립 순서를 넣는 식의 과다 계산은 360 (D)이나 720 (E)로 향한다. 오직 (A)만이 신중한 세기와 맞는다.
💡핵심 정리

p와 q가 둘 다 같은 전체에 대한 개수이므로, q/p는 그저 한 개수를 다른 개수로 나눈 값이다: 1620/10=162.

  • 두 확률은 전체가 같다
  • 네 장 같은 뽑기 세기
  • 두 장씩인 뽑기 세기
  • 두 개수를 나누기