AMC 10 · 2003 · #19

학년 7 counting
permutations-basicprobability-basicfundamental-counting-principle complementary-countingidentify-subproblems ↑ 선수 지식: permutations-basic
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
S는 1,2,3,4,5를 한 줄로 늘어놓은 배열 중 첫째 항이 1이 아닌 것들의 집합이다. S에서 하나를 무작위로 뽑는데, 모든 원소가 뽑힐 가능성은 같다. 둘째 항이 2일 확률을 기약분수로 나타내면 a/b이다. a+b를 구하라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
5
(B)
6
(C)
11
(D)
16
(E)
19
풀이 과정
전략 빠짐없이 나열하기

가능성이 모두 같은 배열들 위의 확률은 결국 세는 일이므로 도구 #2(빠짐없이 나열하기)가 중심이다 — 자리 순서대로 채우면서 각 자리의 경우의 수를 곱하면 된다. 도구 #16(관점 바꾸기)은 표본공간의 크기를 빠르게 정한다 — 앞자리가 1이 아닌 것을 직접 세는 대신 전체 5!에서 1로 시작하는 4!개를 빼면 된다. 도구 #7(작은 문제로 쪼개기)은 분자와 분모를 서로 다른 두 개의 세기 문제로 분리해 둔다. S로 조건을 좁혀 놓고도 120으로 나누어 버리는 흔한 실수를 막아 주는 것이 바로 이 분리다.

1STEP 1

표본공간의 크기 정하기

전체 배열은 120가지이고 1로 시작하는 것을 빼면 96가지다.

|S| = 5! - 4! = 120 - 24 = 96
2STEP 2

둘째 항이 2인 배열 세기

둘째 자리를 고정하면 앞은 3가지, 뒤는 6가지라 18가지다.

3 × 1 × 3! = 3 × 1 × 6 = 18
3STEP 3

확률을 만들고 약분하기

나누고 약분하면 3/16이다.

P = 18/96 = (18 ÷ 6)/(96 ÷ 6) = 3/16
4STEP 4

합 읽어 내기

두 부분을 더하면 19, 보기 (E).

a = 3, b = 16 → a + b = 19 → (E)
정답
19
3/16 = 0.1875는 1/5 = 0.2보다 아주 조금 작은데, 이것이 정확히 맞는 모습이다. 1을 앞자리에서 금지하면 1이 다른 자리로 더 자주 밀려나므로, 1이 둘째 자리를 균등한 몫보다 많이 차지하고 2,3,4,5는 각각 조금씩 덜 차지한다. 1의 확률과 합쳐 1이 되는지도 확인할 수 있다. 둘째 항이 1인 배열은 4 × 3! = 24개로 24/96 = 1/4이고, 1/4 + 4 × 3/16 = 4/16 + 12/16 = 1이다. 선택지는 두 가지 함정을 겨냥한다. "둘째 자리에 올 수 있는 수가 넷"이라 생각해 1/4로 답하면 1+4=5로 (A)가 되고, 그냥 대칭이라 여겨 1/5로 답하면 1+5=6으로 (B)가 된다.
💡핵심 정리

어떤 수가 한 자리에서 금지되면 그 수가 다른 자리로 몰리므로, 나머지 수들의 몫은 균등한 나눗셈보다 조금씩 작아진다.

  • 표본공간의 크기 정하기
  • 둘째 항이 2인 배열 세기
  • 확률을 만들고 약분하기
  • 합 읽어 내기