확률과 통계확률분포수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

점프 횟수의 평균

문제

좌표평면 위의 한 점 (x,y)\left( x , y \right)에서 세 점 (x+1,y),\left( x + 1 , y \right) , (x,y+1),\left( x , y + 1 \right) ,(x+1,y+1)\left( x + 1 , y + 1 \right)중 한 점으로 이동하는 것을 점프라 하자. 점프를 반복하여 점 (0,0)\left( 0 , 0 \right)에서 점 (4,3)\left( 4 , 3 \right)까지 이동하는 모든 경우 중에서, 임의로 한 경우를 선택할 때 나오는 점프의 횟수를 확률변수 XX라 하자. 다음은 확률변수 XX의 평균 E(X)E \left( X \right)를 구하는 과정이다. (단, 각 경우가 선택되는 확률은 동일하다.) 점프를 반복하여 점 (0,0)\left( 0 , 0 \right)에서 점 (4,3)\left( 4 , 3 \right)까지 이동하는 모든 경우의 수를 NN이라 하자. 확률변수 XX가 가질 수 있는 값 중 가장 작은 값을 kk라 하면 k=()k = {\square {( \text{가} )}}이고, 가장 큰 값은 k+3k + 3이다. P(X=k)=1N×4!3!=4N\displaystyle P \left( X = k \right) = \frac{1}{N} \times \frac{4 !}{3 !} = \frac{4}{N} P(X=k+1)=1N×5!2!2!=30N\displaystyle P \left( X = k + 1 \right) = \frac{1}{N} \times \frac{5 !}{2 ! 2 !} = \frac{30}{N} P(X=k+2)=1N×()\displaystyle P \left( X = k + 2 \right) = \frac{1}{N} \times {\square {( \text{나} )}} P(X=k+3)=1N×7!3!4!=35N\displaystyle P \left( X = k + 3 \right) = \frac{1}{N} \times \frac{7 !}{3 ! 4 !} = \frac{35}{N} 이고 i=kk+3P(X=i)=1\displaystyle \sum\limits _{i = k} ^{k + 3} P \left( X = i \right) = 1 이므로 N=()N = {\square {( \text{다} )}}이다. 따라서 확률변수 XX의 평균 E(X)E \left( X \right)는 다음과 같다. E(X)=i=kk+3{i×P(X=i)}=25743\displaystyle E \left( X \right) = \sum\limits _{i = k} ^{k + 3} \left\{ i \times P \left( X = i \right) \right\} = \frac{257}{43}

위의 (가), (나), (다)에 알맞은 수를 각각 aa, bb, cc라 할 때, a+b+ca + b + c의 값은? [4점] 190190193193196196199199202202

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해설

[출제의도] 이산확률변수의 평균을 구하는 과정에서 빈칸을 추론할 수 있는가? 세 점 (x+1,y)\left( x + 1 , y \right), (x,y+1)\left( x , y + 1 \right), (x+1,y+1)\left( x + 1 , y + 1 \right)로 이동하는 것을 각각 p,q,rp , q , r로 나타내면 점 (0,0)( 0 , 0 )에서 점 (4,3)( 4 , 3 )까지 이동하는 횟수가 최소가 되는 경우의 수는 p,r,r,rp , r , r , r를 일렬로 나열하는 경우이므로 k=4!3!=4\displaystyle k = \frac{4 !}{3 !} = 4 이동하는 횟수가 k+2k + 2인 경우는 66번 이동하는 경우이고 p,p,p,q,q,rp , p , p , q , q , r를 일렬로 나열하는 경우이므로 6!3!×2!=60\displaystyle \frac{6 !}{3 ! \times 2 !} = 60 P(X=6)=1N×60\displaystyle \mathrm{P} \mathit{(} X = 6 ) = \frac{1}{N} \times 60 이때, 확률의 총합은 11이므로 4+30+60+35N=1\displaystyle \frac{4 + 30 + 60 + 35}{N} = 1이므로 N=129N = 129 a+b+c=4+60+129=193\therefore a + b + c = 4 + 60 + 129 = 193

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