동인동 고2수학과외







동인동과외에서 먼저 확인한 확률변수의 뜻
학생의 풀이 기록은 다음과 같았다.
동전을 두 번 던질 때 표본공간은 {앞앞, 앞뒤, 뒤앞, 뒤뒤}이다.
따라서 확률변수 X는 앞면이 나온 결과 자체라고 생각하면 된다.
오류는 첫 식을 세우는 순간 생겼다. 앞앞, 앞뒤, 뒤앞, 뒤뒤는 표본결과이고, 확률변수는 각 표본결과에 숫자를 대응시키는 함수이다. 결과와 그 결과에 대응하는 숫자를 같은 것으로 보면 이후의 확률 계산도 흔들린다.
표본결과와 X값을 분리하기
동전을 두 번 던지고 앞면의 개수를 확률변수 X로 정하면 대응은 다음과 같다.
| 표본결과 | 앞면의 개수 X |
|---|---|
| 앞앞 | 2 |
| 앞뒤 | 1 |
| 뒤앞 | 1 |
| 뒤뒤 | 0 |
따라서 확률변수 X는 다음처럼 쓸 수 있다.
X(앞앞)=2, X(앞뒤)=1, X(뒤앞)=1, X(뒤뒤)=0
같은 X값을 묶어 확률 구하기
각 표본결과가 나올 확률이 같으므로
P(X=0)=1/4
P(X=1)=P(앞뒤 또는 뒤앞)=2/4=1/2
P(X=2)=1/4
여기서 X=1은 하나의 표본결과를 뜻하지 않는다. 앞뒤와 뒤앞처럼 X값이 1이 되는 표본결과들을 묶은 사건이다.
새 문제에서 정의를 적용하기
동전을 세 번 던져 앞면의 개수를 X라 하자. 표본결과 하나하나를 모두 나열하지 않아도, X의 값은 0, 1, 2, 3 중 하나이다.
앞면이 정확히 두 번 나올 확률은 X=2인 경우이므로
P(X=2)=C(3,2)·(1/2)3=3/8
이 계산은 ‘앞면 두 번’이라는 사건을 고른 것이 아니라, 먼저 X를 앞면의 개수로 정의한 뒤 X=2에 해당하는 결과를 모은 것이다.
교정 전후의 차이
| 잘못된 접근 | 바른 접근 |
|---|---|
| X를 앞앞, 앞뒤 같은 결과로 이해한다. | 표본결과마다 숫자 X값을 대응시킨다. |
| ‘앞면이 두 번’이라는 사건을 곧 확률변수라고 한다. | X=2가 되는 표본결과를 사건으로 묶는다. |
확률변수 문제에서는 계산보다 먼저 무엇을 숫자로 정했는가를 확인해야 한다. 동인동에서 고3수학과외를 찾을 때도 이처럼 표본결과, 확률변수의 값, 사건을 순서대로 구분하면 풀이의 출발점이 분명해진다.
최종 확인
- 표본결과: 동전을 던져 나온 구체적인 결과
- 확률변수: 표본결과에 숫자를 대응시키는 함수
- X=1: X값이 1이 되는 모든 표본결과의 사건
따라서 확률변수는 단순한 사건 이름이 아니라, 표본결과를 수치로 바꾸는 대응 규칙이다.