AMC 10 · 2002 · #16

학년 7 probability
probability-basiccombinations-basicsystematic-enumeration casework ↑ 선수 지식: probability-basic
📏 긴 풀이 💡 3 개 인사이트
문제
티나는 {1,2,3,4,5}에서 서로 다른 두 수를 고르는데, 모든 쌍이 똑같이 나올 확률을 가진다. 이와 독립적으로 세르지오는 {1,2,…,10}에서 한 수를 고르는데, 모든 수가 똑같이 나올 확률을 가진다. 세르지오의 수가 티나가 고른 두 수의 합보다 엄격히 클 확률을 구하여라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
2/5
(B)
9/20
(C)
1/2
(D)
11/20
(E)
24/25
풀이 과정
전략 빠짐없이 나열하기

이 실험의 전체 결과는 똑같이 일어날 확률을 가진 100가지뿐이므로, 도구 #2(빠짐없이 나열하기)로 정직하게 세기만 해도 답에 닿는다 — 영리한 기교가 필요 없다. 목록은 도구 #7(작은 문제로 쪼개기)로 짧아진다. 티나의 쌍에서 중요한 것은 오직 합이므로, 쌍을 합별로 묶어 한 번씩만 다룬다. 도구 #4(변수 도입하기)가 다리를 놓는다. 티나의 합을 T라 하면 세르지오가 이기는 수의 개수는 언제나 10-T이고, 일곱 가지 경우가 하나의 식으로 합쳐진다.

1STEP 1

확률이 같은 결과 모두 세기

티나는 C(5,2) = 10쌍, 세르지오는 10개의 수이므로 확률이 같은 경우는 100가지다.

C(5, 2) × 10 = 10 × 10 = 100
2STEP 2

주어진 합을 이기는 수의 개수

티나의 합이 T이면 세르지오의 수 중 정확히 10 - T개가 이를 이기고, T는 3부터 9까지다.

#{s : T < s ≤ 10} = 10 - T, 3 ≤ T ≤ 9
3STEP 3

티나의 쌍을 합별로 묶기

쌍을 합별로 정리하면 묶음 크기가 1,1,2,2,2,1,1이고, 더하면 10쌍 전부다.

3{:} 1, 4{:} 1, 5{:} 2, 6{:} 2, 7{:} 2, 8{:} 1, 9{:} 1 (1+1+2+2+2+1+1 = 10)
4STEP 4

유리한 결과 더하기

각 합을 쌍의 개수로 가중해 더하면 7+6+10+8+6+2+1 = 40가지가 유리하다.

1(7) + 1(6) + 2(5) + 2(4) + 2(3) + 1(2) + 1(1) = 40
5STEP 5

나누고 약분하기

따라서 확률은 40/100 = 2/5, 보기 (A).

40/100 = 2/5 → (A)
정답
2/5
티나의 합은 세르지오의 범위 한가운데에 놓인다 — 최솟값 3, 최댓값 9로 6을 중심으로 한다. 세르지오는 값이 같을 때도 지고 그 아래에서도 지므로 승률은 절반보다 눈에 띄게 낮아야 한다. 그래서 (C) 1/2, (D) 11/20, (E) 24/25는 크기부터 맞지 않고, 2/5 근처가 남는다. 아래의 기댓값 풀이는 경우를 하나도 나열하지 않고 2/5에 도달하므로, 서로 다른 두 방법이 (A)에 일치한다.
💡핵심 정리

모든 결과의 확률이 같으면, 똑같이 행동하는 것끼리 묶어 한 번씩만 세라 — 확률은 유리한 것 나누기 전체이다.

  • 확률이 같은 결과 모두 세기
  • 주어진 합을 이기는 수의 개수
  • 티나의 쌍을 합별로 묶기
  • 유리한 결과 더하기
  • 나누고 약분하기