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

카드 조건부확률 빈칸

문제

2 이상의 자연수 nn에 대하여 양면이 흰 색인 카드가 nn장, 한 면이 흰 색이고 다른 면이 검은 색인 카드가 nn장이 있다. 이 2n2 n장의 카드 중에서 임의로 2장의 카드를 선택하여 바닥에 놓는다. 바닥에 놓인 두 카드의 보이는 면이 모두 흰 색일 때, 두 카드의 다른 면도 모두 흰 색일 확률을 PnP _{n}이라 하자. 다음은 limnPn\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {P _{n}}의 값을 구하는 과정이다.

위의 (가), (다)에 알맞은 식을 각각 f(n),g(n)f ( n ) , g ( n )이라 하고, (나)에 알맞은 수를 aa라 할 때, a×f(4)×g(3)a \times f ( 4 ) \times g ( 3 )의 값은? [4점] 8688909294

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해설

[출제의도] 조건부 확률을 이해하여 관련 문항을 해결할 수 있다. 임의로 22장의 카드를 선택하여 바닥에 놓을 때, 양면이 흰 색인 카드의 수가 22인 사건을 AnA _{n}, 양면이 흰 색인 카드의 수가 11인 사건을 BnB _{n}, 양면이 흰 색인 카드의 수가 00인 사건을 CnC _{n}이라 하자. 바닥에 놓인 두 카드의 보이는 면이 모두 흰 색인 사건을 EnE _{n}이라 하면 Pn=P(AnEn)=P(AnEn)P(En)\displaystyle \mathrm{P} \mathit{\mathrm{_{n}}} = \mathrm{P} \mathit{\left( A _{n} \right|} E _{n} ) = \frac{\mathrm{P} \mathit{\left( A _{n} \cap E _{n} \right)}}{\mathrm{P} \mathit{\left( E _{n} \right)}} 이다. P(AnEn)=\mathrm{P} \mathit{\left( A _{n} \cap E _{n} \right)} =nC22nC2\displaystyle \frac{{} _{n} \mathrm{C} \mathit{_{2}}}{{} _{2 n} \mathrm{C} \mathit{_{2}}} P(BnEn)=\mathrm{P} \mathit{\left( B _{n} \cap E _{n} \right)} =nC1×nC12nC2×12\displaystyle \frac{{{\square {{{} _{n} {\mathrm{C}} \mathit{_{1}} \times {{} _{n} \mathrm{C} \mathit{_{1}}}}}}} _{}}{{} _{2 n} \mathrm{C} \mathit{\mathrm{_{2}}}} \times \frac{1}{2} P(CnEn)=\mathrm{P} \mathit{\left( C _{n} \cap E _{n} \right)} =nC22nC2×(12)2\displaystyle \frac{{} _{n} \mathrm{C} \mathit{\mathrm{_{2}}}}{{} _{2 n} \mathrm{C} \mathit{_{2}}} \times {\square {\left( \frac{1}{2} \right) ^{2}}} 이고 P(En)=P(AnEn)+P(BnEn)+P(CnEn)\mathrm{P} \mathit{\left( E _{n} \right)} = \mathrm{P} \mathit{\left( A _{n} \cap E _{n} \right)} + \mathrm{P} \mathit{\left( B _{n} \cap E _{n} \right)} + \mathrm{P} \mathit{\left( C _{n} \cap E _{n} \right)} 이다. 따라서 Pn=4(n1)9n5\displaystyle \mathrm{P} \mathit{\mathrm{_{n}}} = \frac{4 ( n - 1 )}{{\square {9 n - 5}} ^{\mathit{}}} 이므로 limnPn=limn4(n1)9n5=49\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\mathrm{P} \mathit{\mathrm{_{n}}}} \mathit{=} \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {\frac{4 ( n - 1 )}{\square {9 n - 5}}} = \frac{4}{9} 이다. 따라서 f(n)=n2,g(n)=9n5,a=14\displaystyle f ( n ) = n ^{2} , g ( n ) = 9 n - 5 , a = \frac{1}{4}이므로 a×f(4)×g(3)=14×16×22=88\displaystyle a \times f ( 4 ) \times g ( 3 ) = \frac{1}{4} \times 16 \times 22 = 88

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