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확률의 곱셈정리: 연속 두 사건의 경로확률 곱하기

시간 제한이 있는 첫 풀이에서는 두 단계의 확률을 더해 답을 구하는 실수가 자주 나타납니다. 동성로과외에서 이런 풀이를 점검할 때는 사건이 ‘연속해서 모두 발생하는지’부터 확인합니다.

학생 풀이 기록에서 발견한 오류

상자에 빨간 공 3개와 파란 공 2개가 들어 있다. 공을 한 개씩, 비복원으로 두 번 뽑을 때 첫 번째는 빨간 공이고 두 번째는 파란 공일 확률을 구해 보자.

첫 번째가 빨간 공일 확률은 3/5이고, 두 번째가 파란 공일 확률은 2/4이므로
3/5 + 2/4 = 11/10

확률이 1보다 커졌으므로 계산 결과만으로도 오류를 의심할 수 있습니다. 무엇보다 이 문제는 ‘첫 번째가 빨강이고 동시에 두 번째가 파랑’인 하나의 경로를 묻고 있습니다.

트리의 한 경로를 따라가기

첫 번째에 빨간 공을 뽑을 확률은 3/5입니다. 실제로 빨간 공이 하나 빠진 뒤에는 빨간 공 2개, 파란 공 2개가 남으므로 두 번째에 파란 공을 뽑을 조건부확률은 2/4입니다.

따라서 해당 경로의 확률은 다음과 같이 곱합니다.

P(첫 번째 빨강, 두 번째 파랑) = P(첫 번째 빨강) × P(두 번째 파랑 | 첫 번째 빨강)

= 3/5 × 2/4 = 6/20 = 3/10

덧셈과 곱셈을 구분하는 기준

문제의 표현 주로 사용하는 연산
첫 번째도 빨강이고 두 번째도 파랑 곱셈
첫 번째가 빨강 또는 파랑 덧셈을 검토
서로 다른 여러 경로 중 하나 각 경로를 곱한 뒤 경로끼리 더함

조건부확률을 놓치지 않기

비복원 추출에서는 첫 번째 결과가 두 번째 확률에 영향을 줍니다. 그러므로 두 번째 확률을 단순히 처음의 확률로 유지하지 않고, 첫 번째 사건이 일어난 뒤의 조건부확률로 계산해야 합니다.

일반적으로 두 사건 A, B가 연속해서 발생할 확률은

P(A∩B) = P(A)P(B|A)

로 나타냅니다. 복원 추출처럼 첫 번째 결과가 두 번째에 영향을 주지 않는 경우에는 P(B|A)=P(B)가 되어 두 확률을 곱하면 됩니다.

최종 검증

구한 값 3/10은 0과 1 사이에 있고, 전체 20개의 순서 있는 결과 중 ‘빨강-파랑’에 해당하는 경우는 3×2=6개이므로 6/20=3/10이라는 조합적 확인도 가능합니다.

따라서 이 문제에서 덧셈은 두 사건이 모두 일어나는 경로를 표현하지 못합니다. 연속된 한 경로는 첫 사건의 확률과 그 결과 이후의 조건부확률을 곱해야 합니다.

동성로 고2수학과외 학부모 후기

문제집 한 권을 끝낸 날이라 아이 방에 잠깐 들어갔는데, 답지는 옆에 펼쳐져 있지 않고 전에 적어 둔 계산만 한 줄씩 거슬러 올라가며 보고 있더라고요. 어디서 숫자가 달라졌는지 확인하는 듯해서 한동안 말을 걸지 않고 지켜보게 됐어요. 동성로 수학과외 이야기를 나누기 전에도 복습할 때면 아는 부분과 다시 봐야 할 부분을 구분하지 않고 처음부터 끝까지 넘기곤 했거든요. 학교에서 새 문제 숙제를 받은 날에는 해설부터 찾지 않고 자기 계산을 먼저 따라가고 있었습니다. 필요한 부분만 다시 확인한 뒤, 본 부분과 그렇지 않은 자료를 나눠 정리해 두었어요. 예전처럼 답을 바로 대조하는 모습이 아니라 계산 과정을 먼저 살피는 장면이 눈에 띄었습니다.

★★★★☆학부모 후기

주말 복습을 시작한 오후, 아이가 미분 문제를 펼쳐 놓고 도함수 각 구간의 부호를 표 안에 하나씩 채우고 있었습니다. 그냥 문제를 다시 푸는 줄 알았는데, 표를 보면서 다시 확인할 부분을 좁혀 두더라고요. 동성로 수학과외 이야기를 나누던 중에도 이런 장면을 떠올릴 만큼 눈에 띄었어요. 학교 자습을 마치고 돌아온 날에도 공부를 끝낸 뒤 도함수 부호표를 새로 작성했습니다. 도함수의 근을 먼저 표시하고 구간마다 부호를 직접 넣어 둔 모습이었어요. 예전에는 풀이를 다시 볼 이유까지 적어 두는 일은 없었는데, 이번에는 표 자체가 어디를 살펴볼지 보여주고 있었습니다. 문제집 전체를 붙잡기보다 부호가 달라지는 구간부터 확인한 점이 전과 달랐어요.

★★★★★학부모 후기

동성로에서 수학 과외를 시작한 뒤, 저녁마다 숙제를 펼쳐 놓고도 답이 맞는지 몇 번씩 확인하던 아이 모습이 조금씩 달라졌습니다. 수업 전부터 긴장하던 아이에게 선생님은 모르는 문제를 편하게 말하도록 천천히 질문을 이어 가며 기다려 주셨고, 막힌 부분을 억지로 넘기지 않았습니다. 요즘은 틀릴까 눈치 보기보다 스스로 질문하며 숙제를 마무리하는 모습이 가장 반갑습니다.

★★★★★학부모 후기

예전에는 수학 공부를 미루려는 날이면 어려운 문제 이야기를 꺼내기도 싫어했는데, 요즘은 동성로 수업에서 배운 내용을 집에 와서 먼저 말해 줍니다. 선생님께서 풀이가 길어져도 중간에 포기하지 않도록 수업 중간중간 질문을 이끌어 주시고, 숙제와 복습도 아이의 생활에 맞춰 조절해 주셨습니다. 시험 일주일 전에도 흐름을 크게 놓치지 않고 스스로 공부하는 모습이 보여 성적보다 반갑게 느껴졌습니다.

★★★★★학부모 후기

시험이 끝난 저녁, 아이가 이번 주 공부량을 부모와 먼저 이야기하고 다음 계획을 세우는 모습이 기억에 남았습니다. 동성로에서 수학 과외를 시작하기 전에는 모르는 문제도 이해했다고 넘기곤 했지만, 선생님은 틀린 문제를 다시 볼 때 부담이 커지지 않도록 쉬운 문제와 섞어 차분히 이끌어 주셨습니다. 이제는 모르는 것을 숨기지 않고 질문하며, 수업 후 스스로 해냈다는 표정도 자주 보입니다.

★★★★★학부모 후기