내방동 고2수학과외







조건부확률에서 틀린 답이 시작된 지점
학생의 풀이 기록에는 다음과 같이 적혀 있었다.
조건부확률이 \(P(A\mid B)=\frac{2}{5}\)이므로 교집합의 확률도 \(\frac{2}{5}\)이다.
이 판단은 조건부확률과 교집합을 같은 값으로 본 데서 비롯된다. \(P(A\mid B)\)는 사건 \(B\)가 일어났다는 조건에서 사건 \(A\)가 일어날 확률이고, 전체 표본공간에서의 교집합 확률 \(P(A\cap B)\)와는 다르다.
조건사건으로 표본공간을 먼저 좁히기
예를 들어 전체 학생 40명 중 사건 \(B\)에 해당하는 학생이 20명이고, 그중 사건 \(A\)에도 해당하는 학생이 8명이라고 하자.
| A | A의 여사건 | 합계 | |
|---|---|---|---|
| B | 8 | 12 | 20 |
| B의 여사건 | 7 | 13 | 20 |
| 합계 | 15 | 25 | 40 |
조건부확률은 \(B\) 안에서 계산하므로
\[ P(A\mid B)=\frac{8}{20}=\frac{2}{5} \]
이다. 그러나 교집합은 전체 40명을 기준으로 하므로
\[ P(A\cap B)=\frac{8}{40}=\frac{1}{5} \]
이다. 따라서 두 값은 서로 다르다.
교집합을 역산하는 정확한 식
분모 조건을 빠뜨리지 않는 방법
조건부확률의 정의에서 출발하면
\[ P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)} \]
이므로 양변에 \(P(B)\)를 곱해야 한다.
\[ P(A\cap B)=P(A\mid B)P(B) \]
위 사례에서는 \(P(A\mid B)=\frac25\), \(P(B)=\frac12\)이므로
\[ P(A\cap B)=\frac25\times\frac12=\frac15 \]
가 된다. 처음 풀이에서 빠진 것은 바로 조건사건 \(B\)의 확률, 즉 분모를 복원하기 위한 \(P(B)\)였다.
풀이 순서 교정과 최종 확인
- 조건사건 \(B\)를 확인한다.
- \(P(A\mid B)\)와 \(P(B)\)를 구분한다.
- \(P(A\cap B)=P(A\mid B)P(B)\)를 적용한다.
- 결과가 \(P(A\mid B)\)보다 작거나 같은지 확인한다.
실제로 \(\frac15\leq\frac25\)이므로 계산 결과도 조건에 맞는다. 내방동과외에서 조건부확률을 다룰 때도 새 표본공간을 설정하는 것보다 먼저 무엇이 조건사건인지 표시하면 같은 오류를 줄일 수 있다.