AMC 10 · 2023 · #5

학년 7 probability
probability-basicsystematic-enumerationfraction-arithmetic caseworksystematic-enumerationidentify-subproblems ↑ 선수 지식: probability-basicfraction-arithmetic
📏 중간 풀이 💡 3 개 인사이트
문제
공정한 육면체 주사위를 네 번 굴립니다. 매번 굴린 뒤 누적 합을 적습니다. 네 단계 중 어느 순간에 누적 합이 정확히 3이 될 확률을 구하세요.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
$\frac{2}{9}$
(B)
$\frac{49}{216}$
(C)
$\frac{25}{108}$
(D)
$\frac{17}{72}$
(E)
$\frac{13}{54}$
풀이 과정
전략 빠짐없이 나열하기

굴림마다 합이 증가만 하므로 누적합이 3이 되는 "순간" 은 많아야 한 군데입니다. 그래서 사건은 자연스럽게 "몇 번째 굴림에서 처음으로 3이 되는가" 로 갈라집니다 — 1번, 2번, 3번, 4번. 도구 #2(빠짐없이 나열하기)는 "누적합이 그 단계에서 정확히 3이 되는 시작 부분" 을 죽 늘어놓는 데 정확히 맞고, 도구 #7(작은 문제로 쪼개기)이 경우를 깔끔히 나눠줍니다. 도구 #3(가능성 지우기)은 4번 굴림을 시작 전에 제거합니다 — 각 굴림이 ≥ 1 이므로 4번 굴림 후 누적합은 적어도 4 > 3, 즉 "4번째에 처음 3" 은 불가능합니다. 남은 경우들의 확률은 서로 배반이므로 그대로 더하면 됩니다.

1STEP 1

네 번째는 불가능

네 번째에는 이미 늦습니다.

4번 굴린 뒤 누적합 ≥ 4 → 4번째 굴림은 처음 3이 될 수 없음
2STEP 2

한 번에 도달

한 번에 도달할 확률을 구합니다.

P₁ = 1/6
3STEP 3

두 번에 도달

두 번에 도달하는 두 방법이 있습니다.

P₂ = 2 · 1/36 = 2/36 = 1/18
4STEP 4

세 번에 도달

세 번에 도달하는 방법은 하나뿐입니다.

P₃ = 1/6³ = 1/216
5STEP 5

모두 더하기

더하면 216분의 49입니다.

P = 1/6 + 1/18 + 1/216 = (36 + 12 + 1)/216 = 49/216 → (B)
정답
49/216
6⁴ = 1296 개 굴림 순서쌍을 직접 헤아려 교차 확인합니다. 누적합이 어느 시점에서든 3이 되는 순서쌍의 수는 6³ + 2 · 6² + 1 · 6 = 216 + 72 + 6 = 294 — 즉 (3, *, *, *)로 시작하는 216 개, (1, 2, *, *) 또는 (2, 1, *, *)로 시작하는 72 개, (1, 1, 1, *)로 시작하는 6 개. 확률 = 294/1296 = 49/216. (B)와 일치. 크기 점검: 49/216 ≈ 0.227은 1/6 ≈ 0.167 (첫 굴림이 바로 3 일 확률)과 1/4 사이 — 후속 굴림이 "두 번째 기회" 를 작게 더해주는 것과 정확히 일치합니다.
💡핵심 정리

이 AMC 12 문제는 사실 7학년 복합 사건 확률만 알면 풀 수 있어요 — 누적합이 정확히 3으로 멈추는 시작 부분을 모두 나열하고, 각 굴림에 1/6을 곱한 뒤, 동시에 일어날 수 없는 경우끼리 더하면 됩니다.