확률과 통계확률의 뜻과 활용수능 기출킬러 문제 (22·30번 수준)

카드 내려놓기 확률

문제

학생 A{\mathrm{A}}는 숫자 11, 88이 각각 하나씩 적혀 있는 22장의 카드 중 임의로 한 장의 카드를 선택하여 선택한 카드에 적힌 수가 88일 때만 선택한 카드를 바닥에 내려놓고, 학생 B{\mathrm{B}}는 숫자 22, 33, 44, 55, 66, 77이 각각 하나씩 적혀 있는 66장의 카드 중 임의로 한 장의 카드를 선택하여 선택한 카드에 적힌 수가 자연수 nn보다 작거나 같을 때만 선택한 카드를 바닥에 내려놓는다. 다음 규칙에 따라 학생 A{\mathrm{A}}가 귤을 받을 확률을 pp, 학생 B{\mathrm{B}}가 귤을 받을 확률을 qq라 하자.

⦁카드를 내려놓은 학생이 22명이면 더 큰 수가 적힌 카드를 내려놓은 학생만 귤을 받는다. ⦁카드를 내려놓은 학생이 11명이면 카드를 내려놓지 않은 학생만 귤을 받는다. ⦁카드를 내려놓은 학생이 없으면 어느 학생도 귤을 받지 못한다.

p=qp = q일 때, 24(n+p)24 \left( n + p \right)의 값을 구하시오. (단, nn77 이하의 자연수이다.) [4점]

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80

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해설

학생 A{\mathrm{A}}가 귤을 받을 확률은 (ⅰ) 학생 A\mathrm{A}88, 학생 B\mathrm{B}nn이하의 수를 택할 때 구하는 확률은 12×n16=n112\displaystyle \frac{1}{2} \times \frac{n - 1}{6} = \frac{n - 1}{12} (ⅱ) 학생 A\mathrm{A}11, 학생 B\mathrm{B}nn이하의 수를 택할 때 구하는 확률은 12×n16=n112\displaystyle \frac{1}{2} \times \frac{n - 1}{6} = \frac{n - 1}{12} (ⅰ), (ⅱ)에서 p=2×n112=n16\displaystyle p = 2 \times \frac{n - 1}{12} = \frac{n - 1}{6} 학생 B\mathrm{B}가 귤을 받으려면 학생 A\mathrm{A}88을 택하여 내려놓고 학생 B\mathrm{B}nn보다 큰 수를 택하여야 한다. q=12×6(n1)6=7n12\displaystyle q = \frac{1}{2} \times \frac{6 - \left( n - 1 \right)}{6} = \frac{7 - n}{12} 이때 p=qp = q이므로 n16=7n12\displaystyle \frac{n - 1}{6} = \frac{7 - n}{12}, 2n2=7n2 n - 2 = 7 - n \therefore n=3n = 3, p=316=13\displaystyle p = \frac{3 - 1}{6} = \frac{1}{3} \therefore 24(n+p)=24×(3+13)=80\displaystyle 24 \left( n + p \right) = 24 \times \left( 3 + \frac{1}{3} \right) = 80 [참고]

A\mathrm{A}의 선택B\mathrm{B}의 선택승자확률
88nn이하의 수A\mathrm{A}12×n16=n112\displaystyle \frac{1}{2} \times \frac{n - 1}{6} = \frac{n - 1}{12}
88nn초과의 수B\mathrm{B}12×7n6=7n12\displaystyle \frac{1}{2} \times \frac{7 - n}{6} = \frac{7 - n}{12}
11nn이하의 수A\mathrm{A}12×n16=n112\displaystyle \frac{1}{2} \times \frac{n - 1}{6} = \frac{n - 1}{12}
11nn초과의 수없음12×7n6=7n12\displaystyle \frac{1}{2} \times \frac{7 - n}{6} = \frac{7 - n}{12}

\therefore p=n112+n112=n16\displaystyle p = \frac{n - 1}{12} + \frac{n - 1}{12} = \frac{n - 1}{6}, q=7n12\displaystyle q = \frac{7 - n}{12}

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