AMC 10 · 2015 · #15

학년 7 probability
probability-basicindependent-eventsmean-median-mode-range systematic-enumerationwork-backwards ↑ 선수 지식: probability-basicindependent-events
📏 중간 풀이 💡 3 개 인사이트
문제
네 성적 중 둘은 확정이고 나머지 둘은 무작위이며 서로 무관하다. 평균을 넘길 확률을 구하여라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
$\frac{11}{72}$
(B)
$\frac{1}{6}$
(C)
$\frac{3}{16}$
(D)
$\frac{11}{24}$
(E)
$\frac{1}{2}$
풀이 과정
전략 빠짐없이 나열하기

먼저 평점 목표에서 거꾸로 내려온다. 네 성적 중 둘은 이미 확정이므로 평점에 대한 조건은 영어와 역사 점수 하나에 대한 조건으로 접힌다. 두 과목이 가질 수 있는 성적은 각각 정확히 세 가지이므로 전체 표본공간은 아홉 쌍뿐이다. 이 정도면 전부 적어 볼 수 있고, 그것이 경계를 확실히 하는 가장 안전한 방법이다. 그리고 경계가 이 문제의 전부다. A 와 C 가 짝을 이루면 정확히 6점이 되어 통과하지만 B 와 C 가 짝을 이루면 5점이라 탈락하므로, '두 과목 다 잘 봐야 한다'는 직관적 해석은 틀렸다. 그 전에, 주어지지 않은 C 의 확률을 1 에서 남은 값으로 되찾는 것 자체가 하나의 작은 문제다. 독립성 덕분에 각 칸은 곱으로 계산되고, 통과하는 여섯 칸뿐 아니라 탈락하는 세 칸까지 계산해 두면 거의 공짜로 검산이 된다.

1STEP 1

평점 목표를 점수 목표로 바꾸기

평균이 단순한 점수 목표가 된다.

(P_M + P_S + P_E + P_H)/4 ≥ 3.5 ⇔ P_M + P_S + P_E + P_H ≥ 14 ⇔ P_E + P_H ≥ 6
2STEP 2

빠진 C 의 확률 되찾기

빠진 확률을 각각 되찾는다.

P_E(C) = 1 - 1/6 - 1/4 = 7/12, P_H(C) = 1 - 1/4 - 1/3 = 5/12
3STEP 3

아홉 개의 성적 쌍 전부 적기

성적 쌍은 아홉뿐이다.

(4,4)=8, (4,3)=7, (3,4)=7, (4,2)=6, (3,3)=6, (2,4)=6 ≥ 6; (3,2)=5, (2,3)=5, (2,2)=4 < 6
4STEP 4

통과하는 쌍마다 확률 매기기

독립이라 각 쌍의 값이 곧장 매겨진다.

1/6 · 1/4 = 1/24, 1/6 · 1/3 = 1/18, 1/6 · 5/12 = 5/72, 1/4 · 1/4 = 1/16, 1/4 · 1/3 = 1/12, 7/12 · 1/4 = 7/48
5STEP 5

통과하는 칸들 더하기

통과하는 칸을 더하면 11/24다.

(6 + 8 + 10 + 9 + 12 + 21)/144 = 66/144 = 11/24
6STEP 6

탈락하는 칸으로 교차 검산

탈락하는 칸이 그것을 확인한다, 보기 (E).

(15 + 28 + 35)/144 = 78/144, 66/144 + 78/144 = 1, 1 - 78/144 = 11/24
정답
11/24
11/24은 1/2 보다 조금 작은데, 정확히 그 자리가 맞다. 두 과목 중 어느 쪽이든 A 가 하나만 나오면 4 + 2 = 6이라 이미 기준을 넘으므로, A 가 적어도 하나 나올 확률 1 - 5/6 · 3/4 = 3/8 보다 답이 반드시 크다. 이것만으로 3/8 보다 작은 (A) 11/72, (B) 1/6, (C) 3/16이 모두 지워진다. 또한 탈락하는 쌍의 합이 78/144로 절반보다 확실히 크므로 답은 1/2 보다 반드시 작고, 이로써 (E)도 지워진다. 남는 것은 11/24 뿐이다. 아홉 칸의 확률 합이 정확히 1 이라는 사실은 확률 모형 자체가 모순 없음을 확인해 준다.
💡핵심 정리

평점 목표를 먼저 점수 목표로 바꾸고, 그다음 성적 쌍을 모두 적어 보라. 문제는 경계 위에 숨어 있어서, A 옆의 C 는 아슬아슬하게 통과하지만 B 옆의 C 는 그러지 못한다.

  • 평점 목표를 점수 목표로 바꾸기
  • 빠진 C 의 확률 되찾기
  • 아홉 개의 성적 쌍 전부 적기
  • 통과하는 쌍마다 확률 매기기
  • 통과하는 칸들 더하기
  • 탈락하는 칸으로 교차 검산