간석동 고2수학과외







두 z값 사이 확률에서 답이 달라진 순간
표준정규분포 문제의 최종 검증은 재풀이의 출발점이 될 수 있다. 한 학생은 두 누적확률을 더해 답을 구했지만, 실제로는 큰 누적확률에서 작은 누적확률을 빼야 했다. 간석동과외 수업에서는 계산보다 먼저 구간의 방향과 면적의 위치를 확인한다.
검산에서 발견한 오류
다음 확률을 구해 보자.
P(-0.80 < Z < 1.25)
표준정규분포표에서
Φ(1.25)=0.8944, Φ(-0.80)=0.2119
이므로 두 z값 사이의 확률은
0.8944-0.2119=0.6825
이다. 두 값을 더하면 양쪽 누적면적을 합치는 셈이므로 구간 안의 면적이 아니다.
왜 더하기가 아니라 빼기인가
누적확률의 의미
Φ(z)는 표준정규분포에서 Z가 z 이하일 확률이다. 따라서 왼쪽 끝점 -0.80까지의 면적을 먼저 포함한 뒤, 오른쪽 끝점 1.25까지의 누적면적에서 이를 제거해야 한다.
일반적으로 a<b일 때
P(a<Z<b)=Φ(b)-Φ(a)
로 계산한다.
대칭일 때만 가능한 합
구간이 -1.20<Z<1.20처럼 평균 0을 중심으로 대칭이면, 양쪽 면적을 따로 구해 더할 수 있다.
반면 -0.80과 1.25는 절댓값이 다르므로 대칭 구간이 아니다. 이때는 누적확률의 차를 사용해야 한다.
문자 매개변수가 있는 문제에 적용하기
확률변수 X가 평균 μ, 표준편차 σ인 정규분포를 따를 때
P(a<X<b)
는 표준화하여
P((a-μ)/σ<Z<(b-μ)/σ)
로 바꾼다. 따라서 최종식은
Φ((b-μ)/σ)-Φ((a-μ)/σ)
이다. 평균이 0이라는 이유만으로 표준화 과정을 생략하면 안 된다. 먼저 각 경계값을 z값으로 바꾼 뒤, 큰 z값의 누적확률에서 작은 z값의 누적확률을 빼야 한다.
재풀이 확인 목록
- 왼쪽 경계와 오른쪽 경계를 구분했는가?
- 정규분포 변수를 표준화했는가?
- 두 누적확률을 더하지 않고 차를 구했는가?
- 구한 값이 0과 1 사이이며 구간의 위치와 어울리는가?
이 네 가지를 확인하면 ‘두 z값 사이 확률’을 양쪽 꼬리 확률과 혼동하는 오류를 줄일 수 있다. 필요하다면 간석동고3수학과외에서 실제 분포표를 함께 읽으며 검산 과정을 반복할 수 있다.