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

사탕 분배 빈칸 추론

문제

2 이상의 자연수 nn에 대하여 수능대박사탕 2n2 n개를 A,A ,B,B ,CC 세 사람에게 남김없이 나누어 주려고 한다. A,A ,B,B ,CC 세 사람은 적어도 하나의 수능대박사탕을 받는다고 할 때, AABB보다 많은 개수의 수능대박사탕을 받을 확률을 pnp _{n}이라 하자. 다음은 limnpn\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {} p _{n}을 구하는 과정이다. (단, 수능대박사탕은 구별하지 않는다.) A,A ,B,B ,CC 세 사람에게 사탕을 나누어 주는 경우의 수는 A,A ,B,B ,CC가 적어도 하나의 사탕을 받으므로 (2n3)\left( 2 n - 3 \right)개를 A,A ,B,B ,CC 세 사람에게 남김없이 나누어 주는 중복조합의 수와 같다. 따라서 A,A ,B,B ,CC 세 사람에게 사탕을 나누어 주는 경우의 수는 (){\square {( \text{가} )}} 이다.

(1) AABB가 같은 개수의 사탕을 받을 경우: AABB는 같은 개수의 사탕을 받으므로 CC는 짝수 개의 사탕을 받는다. 따라서 AABB가 같은 개수의 사탕을 받을 경우의 수는 (){\square {( \text{나} )}} 이다.

(2) AABB보다 많은 개수의 사탕을 받을 경우: BBAA보다 많은 개수의 사탕을 받을 경우의 수와 같으므로 AABB보다 많은 개수의 사탕을 받을 경우의 수는 (){\square {( \text{다} )}} 이다.

따라서 pn=()()\displaystyle p _{n} = \frac{{\square {( \text{다} )}}}{{\square {( \text{가} )}}} 이므로 limnpn=12\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} {} p _{n} = \frac{1}{2}

위의 (가), (나), (다)에 알맞은 식을 각각 f(n),g(n),h(n)f ( n ) , g ( n ) , h ( n )이라 할 때, f(10)×g(10)h(10)\displaystyle \frac{f ( 10 ) \times g ( 10 )}{h ( 10 )}의 값은? [4점]

1516171819

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해설

[출제의도] 확률을 이해하여 관련 문항을 해결할 수 있다. A,B,C\mathrm{A} , B , C 세 사람에게 사탕을 나누어 주는 경우의 수는 A,B,C\mathrm{A} , B , C는 적어도 하나의 수능대박사탕을 받으므로 나머지 2n32 n - 3개를 A,B,C\mathrm{A} , B , C 세 사람에게 남김없이 나누어 주는 중복조합의 수이다. 따라서 A,B,C\mathrm{A} , B , C 세 사람에게 사탕을 나누어 주는 경우의 수는 3H2n3=2n1C2n3=2n1C2=(2n1)(n1){} _{3} \mathrm{H} \mathit{\mathrm{_{2 n - 3}}} = _{2 n - 1} \mathrm{C} \mathit{\mathrm{_{2 n - 3}}} = _{2 n - 1} \mathrm{C} \mathit{\mathrm{_{2}}} = {\square {( 2 n - 1 ) ( n - 1 ) _{} ^{}}} (1) A\mathrm{A}B\mathrm{B}가 같은 개수를 받는 경우의 수 C\mathrm{C}가 적어도 22개를 가지므로 A\mathrm{A}B\mathrm{B}가 같은 개수를 받는 경우의 수는 n1{\square {n - 1 _{} ^{}}} (2) A\mathrm{A}B\mathrm{B}보다 많은 개수의 수능대박사탕을 받을 경우의 수 ① A\mathrm{A}B\mathrm{B}보다 많은 개수의 사탕을 받는 경우 ② A\mathrm{A}B\mathrm{B}가 같은 개수의 사탕을 받는 경우 ③ B\mathrm{B}A\mathrm{A}보다 많은 개수의 사탕을 받는 경우 이다. ①의 경우의 수와 ③의 경우의 수는 서로 같으므로 A\mathrm{A}B\mathrm{B}보다 많은 개수의 사탕을 받을 경우의 수는 (2n1)(n1)(n1)2=(n1)2\displaystyle \frac{\left( 2 n - 1 ) ( n - 1 ) - ( n - 1 ) \right.}{2} = {\square {( n - 1 ) _{} ^{2 ^{}}}} 따라서 f(n)=(2n1)(n1),f \left( n \right) = \left( 2 n - 1 \right) \left( n - 1 \right) , g(n)=n1,g \left( n \right) = n - 1 , h(n)=(n1)2h \left( n \right) = \left( n - 1 \right) ^{2}이고 f(10)×g(10)h(10)=19×9×992=19\displaystyle \frac{f \left( 10 \right) \times g \left( 10 \right) ^{}}{h \left( 10 \right) ^{}} = \frac{19 \times 9 \times 9}{9 ^{2}} = 19

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