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

놀람의 정도 함수와 독립사건의 확률

문제

일어날 확률이 p(p0)p ( p \ne 0 )인 사건이 일어날 때 놀람의 정도를 S(p)S ( p )라 하면 관계식 S(p)=log21pC(C\displaystyle S ( p ) = \log _{2} \frac{1}{p ^{C}} ( C는 양의 상수) 이 성립한다고 한다. 일어날 확률이 12\displaystyle \frac{1}{2}인 사건이 일어날 때 놀람의 정도는 11이고, 두 사건 A,BA , B는 다음 조건을 만족시킨다.

AA55개의 동전을 던질 때 앞면이 44개 나오는 사건이다. ㈏ BBAA는 서로 독립이다.

두 사건 A,BA , B가 동시에 일어날 때 놀람의 정도가 77일 때, 사건 BB가 일어날 때 놀람의 정도는? (단, log2=0.3\log 2 = 0.3으로 계산한다.) [5점] 113\displaystyle \frac{11}{3}133\displaystyle \frac{13}{3}153\displaystyle \frac{15}{3}173\displaystyle \frac{17}{3}193\displaystyle \frac{19}{3}

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해설

S(p)=log21pC=Clog2p\displaystyle S ( p ) = \log _{2} \frac{1}{p ^{C}} = - C \log _{2} p 이고 확률이 12\displaystyle \frac{1}{2}인 사건이 일어날 때, 놀람의 정도가 11이므로 S(12)=Clog212=1\displaystyle S \left( \frac{1}{2} \right) = - C \log _{2} \frac{1}{2} = 1C=1C = 1, S(p)=log2pS ( p ) = - \log _{2} p 조건 (가)에 의하여 P(A)=5C4(12)5=532\displaystyle {\mathrm{P}} ( A ) = _{5} {\mathrm{C}} _{4} \left( \frac{1}{2} \right) ^{5} = \frac{5}{32} 두 사건 AA, BB가 동시에 일어날 때, 놀람의 정도가 77이고 조건 (나)에 의하여 P(AB)=P(A)P(B){\mathrm{P}} ( A \cap B ) = {\mathrm{P}} ( A ) {\mathrm{P}} ( B )이므로 log2P(A)P(B)=7- \log _{2} {\mathrm{P}} ( A ) {\mathrm{P}} ( B ) = 7 532P(B)=27\displaystyle \frac{5}{32} \cdot {\mathrm{P}} ( B ) = 2 ^{-7}P(B)=120\displaystyle {\mathrm{P}} ( B ) = \frac{1}{20} 따라서 사건 BB가 일어날 때 놀람의 정도는 S(120)\displaystyle \mathrm{S} \mathit{\left( \frac{1}{20} \right)}=log2120=log220\displaystyle = - \log _{2} \frac{1}{20} = \log _{2} 20=log20log2\displaystyle = \frac{\log 20}{\log 2}=1+log2log2\displaystyle = \frac{1 + \log 2}{\log 2}=1.30.3\displaystyle = \frac{1.3}{0.3}=133\displaystyle = \frac{13}{3}

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