확률과 통계확률의 뜻과 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

순서쌍 확률 빈칸

문제

다음은 자연수 nn에 대하여 방정식 a+b+c=3na + b + c = 3 n을 만족시키는 자연수 aa, bb, cc의 모든 순서쌍 (a,b,c)( a , b , c )중에서 임의로 한 개를 선택할 때, 선택한 순서쌍 (a,b,c)( a , b , c )a>ba > b 또는 a>ca > c 를 만족시킬 확률을 구하는 과정이다.

방정식 a+b+c=3na + b + c = 3 n \cdots \cdots(*) 을 만족시키는 자연수 aa, bb, cc의 모든 순서쌍 (a,b,c)( a , b , c )의 개수는 ()\square {{} ^{} {}^{} ( \text{가} ) {} _{}}이다. 방정식 (*)을 만족시키는 자연수 aa, bb, cc의 순서쌍 (a,b,c)( a , b , c )a>ba > b 또는 a>ca > c를 만족시키는 사건을 AA라 하면 사건 AA의 여사건 ACA ^{C}은 방정식 (*)을 만족시키는 자연수 aa, bb, cc의 순서쌍 (a,b,c)( a , b , c )aba \leq baca \leq c를 만족시키는 사건이다. 이제 n(AC)n ( A ^{C} )의 값을 구하자. 자연수 k(1kn)k ( 1 \leq k \leq n )에 대하여 a=ka = k인 경우, bkb \geq k, ckc \geq k이고 방정식 (*)을 만족시키는 자연수 aa, bb, cc의 순서쌍 (a,b,c)( a , b , c )의 개수는 ()\square {{} ^{} {}^{} ( \text{나} ) {} _{}}이므로 n(AC)n ( A ^{C} )=k=1n\displaystyle = \sum\limits _{k = 1} ^{n}()\square {{} ^{} {}^{} ( \text{나} ) {} _{}} 이다. 따라서 구하는 확률은 P(A)={\mathrm{P}} ( A ) =()\square {{} ^{} {}^{} ( \text{다} ) {} _{}} 이다.

위의 (가)에 알맞은 식에 n=2n = 2를 대입한 값을 pp, (나)에 알맞은 식에 n=7n = 7, k=2k = 2를 대입한 값을 qq, (다)에 알맞은 식에 n=4n = 4를 대입한 값을 rr라 할 때, p×q×rp \times q \times r의 값은? [4점] 888892929696100100104104

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해설

a+b+c=3na + b + c = 3 n을 만족시키는 자연수의 순서쌍 (a,b,c)( a , b , c )의 개수는 3n1C2=(3n1)(3n2)2\displaystyle {}_{3n-1} {\mathrm{C}} _{2} = \frac{( 3 n - 1 ) ( 3 n - 2 )}{2} a>ba > b 또는 a>ca > c의 여사건은 aba \leq b이고 aca \leq c이다. a=ka = k일 때 kbk \leq b, kck \leq cb+c=3nkb + c = 3 n - k에서 (b,c)=( b , c ) =(k,3n2k)( k , 3 n - 2 k ), (k+1,3n2k1)( k + 1 , 3 n - 2 k - 1 ), \cdots, (3n2k,k)( 3 n - 2 k , k )3n3k+13 n - 3 k + 1개 이다. 따라서 여사건의 개수는 k=1n(3n3k+1)\displaystyle \sum\limits _{k=1} ^{n} ( 3 n - 3 k + 1 )=3n232n(n+1)+n\displaystyle = 3 n ^{2} - \frac{3}{2} n ( n + 1 ) + n=12n(3n1)\displaystyle = \frac{1}{2} n ( 3 n - 1 ) 따라서 구하는 확률은 112n(3n1)12(3n1)(3n2)\displaystyle 1 - \frac{\frac{1}{2} n ( 3 n - 1 )}{\frac{1}{2} ( 3 n - 1 ) ( 3 n - 2 )}=1n3n2\displaystyle = 1 - \frac{n}{3 n - 2}=2n23n2\displaystyle = \frac{2 n - 2}{3 n - 2} n=2n = 2일 때 p=5×42=10\displaystyle p = \frac{5 \times 4}{2} = 10 n=7n = 7, k=2k = 2일 때 q=216+1=16q = 21 - 6 + 1 = 16 n=4n = 4일 때 r=610=35\displaystyle r = \frac{6}{10} = \frac{3}{5} \therefore pqr=10×16×35=96\displaystyle pqr = 10 \times 16 \times \frac{3}{5} = 96

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