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화정동 고2수학과외

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후보를 줄이는 순간 드러난 기댓값 오류

화정동과외 수업에서 학생은 점수 환산식 Y=2X+10의 평균을 분포 전체로 다시 계산하지 않고 빠르게 판단하려 했다. 최종 후보는 다음 세 식이었다.

후보
2E(X)+10
2E(X)+10E(X)
E(2X)+10P(X)

정답은 ①이다. 상수 10은 확률변수가 아니므로 각 결과에 붙은 확률을 다시 곱해 더하는 항이 아니다.

학생 풀이에서 생긴 혼동

확률변수 X가 값 xi를 확률 pi로 가질 때,

E(X)=Σxipi

이다. 학생은 Y=aX+b에서도 b를 각 결과마다 확률과 함께 계산해

Σ(axi+b)pi

를 만든 뒤, b 부분을 여러 번 더해 aE(X)+b가 아닌 다른 식으로 정리했다. 그러나 확률의 합은 1이므로

Σ(axi+b)pi = aΣxipi + bΣpi = aE(X)+b

가 된다.

선형변환 공식으로 다시 확인하기

분포를 재계산하지 않는 이유

선형변환의 기댓값은 다음처럼 바로 처리한다.

E(aX+b)=aE(X)+b

따라서 X의 평균이 m이면 Y=2X+10의 평균은

E(Y)=2m+10

이다. X의 각 값에 2를 곱하면 평균도 2배가 되고, 모든 값에 10을 더하면 평균도 10만큼 이동한다.

조건과 표현 점검

이 공식은 X의 기댓값이 존재할 때 사용한다. 여기서는 점수 분포처럼 유한한 값을 갖는 확률변수를 다루므로 E(X)가 정의되며, Y=2X+10 역시 각 결과에 대해 정의된다. 따라서 “모든 실수에서 항상 성립한다”고 범위를 넓혀 말할 필요 없이, 해당 확률변수의 기댓값이 존재한다는 조건에서 적용하면 된다.

새 문제에 적용한 최종 판단

어떤 확률변수 X의 평균이 7이고 Y=3X-4라면,

E(Y)=E(3X-4)=3E(X)-4=3×7-4=17

이다. 분포표를 다시 작성하거나 각 확률을 반복해서 곱할 필요가 없다. 광덕고등학교나 광주여자고등학교처럼 학교별 점수 환산 상황을 떠올리더라도, 핵심은 지역이나 학교명이 아니라 선형변환의 구조를 식으로 보존하는 것이다.

결론적으로 대구고3수학과외 같은 지역별 수업 자료에서 자주 쓰이는 점수 변환 문제도, E(aX+b)=aE(X)+b를 먼저 확인하면 불필요한 분포 재계산과 상수항의 중복 계산을 피할 수 있다.

화정동 고2수학과외 학부모 후기

방학 숙제를 하려고 책상 주변을 치우던 오전이었어요. 시험지 몇 장을 정리하다가 틀린 문제들을 따로 유형별로 옮겨 적지 않고, 원본에 짧게 이유만 적어둔 게 보이더라고요. 예예전에는 오답을 다시 펼쳐도 한 부분만 골라 대충 확인하는 일이 많았거든요. 이번에는 어느 문제에서 막혔는지 시험지 안에서 바로 찾을 수 있게 표시해 두었어요. 화정동 수학과외 이야기를 나누던 중에도 이런 변화가 눈에 들어와서, 문제를 새로 정리하는 것보다 자신이 틀린 지점을 남기는 쪽을 택했구나 싶었습니다. 계산 숙제를 시작할 때도 같은 시험지를 옆에 두고 확인한 부분 가까이에 작은 표시를 남겼어요. 길게 다시 쓰지는 않았지만, 나중에 볼 곳을 자기 손으로 짚어둔 모습은 전과 달랐습니다.

★★★★★학부모 후기

주말에 아이가 단어장을 펼쳐 놓고 있는 걸 봤는데, 한쪽에 그래프를 그려 둔 흔적이 있더라고요. 계산으로 나온 교점 위치를 그래프 위에 따로 짚어 놓고, 식에서 얻은 결과와 실제 위치가 맞는지 다시 살펴본 모양이었어요. 수학 문제를 푼 흔적이 단어장에까지 이어져 있어서 조금 의외였습니다. 학교 보충수업을 다녀온 날에는 책상 주변을 정리하다가 비슷한 표시를 처음 확인했어요. 그래프 문제에서 교점 부분만 눈에 들어오게 표시해 두었더라고요. 예전에는 복습할 때 그날 배운 내용을 처음부터 다시 훑는 식이었는데, 이제는 무엇을 확인할지 스스로 골라 본 흔적이 보이더라고요. 화정동 수학과외라는 말을 찾아보던 때와는 별개로, 집에서 문제를 다시 보는 방식이 이렇게 달라진 건 느껴졌습니다. 단순히 계산을 끝낸 게 아니라 그래프에 점을 옮겨 보고 결과와 맞춰 본 과정이 남아 있었어요.

★★★★★학부모 후기

화정동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 수업 중에는 조용히 듣기만 하고 집에서는 배운 내용을 다시 보지 않던 모습이 조금씩 달라졌습니다. 난도가 높아진 단원에서도 선생님은 스스로 풀 수 있는 부분은 기다려 주고 막히는 순간에만 힌트를 주셨으며, 그날 할 일과 다음에 복습할 내용을 나누어 안내해 주셨습니다. 시험 결과보다 과정을 돌아본 날에는 질문할 때 목소리도 한결 편안해졌습니다.

★★★★★학부모 후기

방학 첫 주에 선생님과 직접 공부 계획을 세우면서, 틀린 문제를 다시 보는 일이 예전보다 덜 막막해졌습니다. 화정동에서 수업을 시작할 때만 해도 조금 풀다 어려우면 손을 놓았지만, 모르는 부분을 숨기지 않아도 괜찮은 분위기라 질문하기가 편했습니다. 숙제는 부담되는 양을 부모님과 상의해 조절하고, 그날 할 일과 다음 복습을 나누어 주셔서 시험기간에도 맞힌 문제의 풀이를 다시 확인하게 됐습니다.

★★★★☆학부모 후기

시험 일주일 전 저녁에도 아이는 어려운 문제를 보면 넘기려 했지만, 화정동 수학과외 선생님이 먼저 편하게 말을 걸어 질문을 자연스럽게 끌어냈습니다. 그날 할 일과 다음에 복습할 내용을 나눠 정리해 주니 아이도 무작정 진도만 나가려 하지 않고, 수업 후 부족한 부분을 스스로 다시 살펴보려는 모습이 눈에 띄었습니다.

★★★★★학부모 후기