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이항분포 성립조건 확인

최종 검증에서 다음 실험을 골랐다. “주머니에서 공을 한 번 뽑고 다시 넣지 않은 뒤, 모두 5번 반복하여 빨간 공이 나온 횟수를 센다.” 이 실험을 곧바로 이항분포라고 한 풀이는 틀렸다. 비복원추출에서는 시행마다 빨간 공이 나올 확률이 달라질 수 있기 때문이다.

오답이 시작된 지점

성공확률이 일정하다는 조건

이항분포는 확률변수 X가 성공 횟수일 때 다음 네 조건을 모두 만족해야 한다.

  • 시행 횟수 n이 고정되어 있다.
  • 각 시행은 서로 독립이다.
  • 각 시행에서 성공 확률 p가 일정하다.
  • 각 시행의 결과가 성공 또는 실패 두 가지로 나뉜다.

따라서 성공확률이 매 시행 달라져도 된다는 설명은 잘못이다. 네 번째 조건만 만족하거나 시행 횟수만 고정되어 있다고 해서 이항분포가 성립하지 않는다.

두 추출 방법 비교

복원추출

상자에 빨간 공 3개와 파란 공 2개가 있다. 공을 뽑은 뒤 매번 다시 넣고, 이를 4회 반복한다고 하자. 빨간 공이 나오는 사건을 성공으로 두면 각 시행의 성공확률은

p = 3/5

로 일정하다. 복원한 뒤 다음 시행을 진행하므로 시행도 서로 독립이다. 빨간 공이 나온 횟수를 X라 하면

X ~ B(4, 3/5)

이다. 예를 들어 빨간 공이 정확히 2번 나올 확률은

P(X=2) = 4C2(3/5)2(2/5)2 = 216/625

이다. 이러한 유형은 조건을 확인한 뒤 삼성동과외에서 이항분포 식으로 바로 연결할 수 있다.

비복원추출

같은 상자에서 공을 뽑고 다시 넣지 않는다면 첫 번째 성공확률은 3/5이지만, 빨간 공을 뽑았는지에 따라 두 번째 성공확률은 달라진다. 따라서 각 시행의 성공확률이 일정하지 않고 시행 사이도 독립이 아니다.

이때 빨간 공의 개수는 하이퍼지오메트릭 분포로 다루며, 이항분포를 적용해서는 안 된다.

판단 기준 정리

새 문제에 적용하기

어느 공장에서 제품 10개를 독립적으로 검사하고, 각 제품이 불량일 확률이 0.02로 일정하다고 하자. 불량품 개수를 X라 하면 시행 횟수는 10회로 고정되고, 각 검사 결과는 불량 또는 정상의 두 가지이며, 독립성과 일정한 성공확률도 만족한다.

따라서

X ~ B(10, 0.02)

로 모델링할 수 있다.

최종 확인표

확인 항목판단
시행 횟수 고정정해진 n회인가?
독립성한 시행의 결과가 다음 시행에 영향을 주지 않는가?
성공확률 일정모든 시행에서 p가 같은가?
결과가 두 가지성공과 실패로 구분되는가?

네 항목 중 하나라도 충족되지 않으면 이항분포라고 단정할 수 없다. 특히 복원 여부와 성공확률의 변화를 먼저 확인하는 것이 핵심이다.

삼성동 고2수학과외 학부모 후기

수학 교재를 가방에 넣기 전, 아이가 시험지에서 마지막에 검산할 문제 번호만 따로 추려 적어 두더라고요. 예전에는 다시 살펴볼 때 특정 문제를 골라 두기보다 전체 내용을 비슷하게 확인하는 편이었거든요. 이번에는 어디를 다시 볼지 먼저 정해 둔 모습이 달랐어요. 수업 자료를 출력해 둔 날 공부를 마친 뒤에도 시험지 한쪽에 검산할 번호만 모아 둔 걸 발견했어요. 삼성동 수학과외 관련 자료를 챙기는 날이라 옆에서 정리하는 걸 보게 됐는데, 답이나 풀이를 전부 펼쳐 놓는 대신 확인할 문제만 남겨 두고 있었습니다. 문제를 다시 보는 순서가 한눈에 보이게 끝낸 모습이었어요.

★★★★☆학부모 후기

학교 보충수업을 다녀온 날, 아이가 맞힌 수학 문제를 그냥 넘기지 않고 연습장에 다시 풀고 있더라고요. 답을 맞혔다는 걸 확인하는 데서 끝내지 않고, 적어 둔 풀이와 더 짧게 풀 수 있는 방법을 나란히 놓고 잠시 비교했어요. 삼성동 수학과외 이야기를 나누기 전만 해도 복습할 때 범위를 스스로 정하기보다는 그날 배운 내용을 처음부터 다시 훑는 편이었거든요. 그런데 단어장을 다시 펼쳐 보던 주말에는 맞힌 문제에서도 다른 풀이가 있는지 찾아보고 있었습니다. 그냥 여러 번 푼 흔적만 남기는 게 아니라, 어느 부분을 다시 살펴봤는지 바로 알 수 있게 따로 정리해 두었더라고요. 맞은 문제의 풀이를 다시 들여다보는 모습이 전과는 확실히 달라 보이더라고요.

★★★★★학부모 후기

새 단원 문제집을 처음 펼쳐 읽던 저녁, 아이가 마지막 계산 결과에서 손을 멈췄어요. 처음 풀었던 방식으로 바로 넘기지 않고, 다른 방법으로 한 번 더 확인하더라고요. 그 부분만 살펴본 뒤에는 다음 문제로 넘어갔습니다. 새 숙제를 끝내고 책상 주변을 정리할 때도 비슷한 장면이 보이더라고요. 문제를 덮기 전에 마지막 결과를 다른 방식으로 다시 계산해 보는 모습이었습니다. 예예전에는 복습할 때 처음부터 전체 풀이를 다시 들여다보곤 했는데, 이제는 끝부분의 계산을 따로 짚어 확인하고 있더라고요. 삼성동 수학과외를 알아보며 기대했던 건 이런 작은 변화였는데, 이날은 답을 다시 보는 대신 자기 계산을 다른 방법으로 점검한 과정이 눈에 띄었습니다. 처음 풀이와 확인 과정이 나란히 남아 있던 그 한 문제가 특히 선명했어요.

★★★★★학부모 후기

수업을 마친 뒤 아이가 삼성동 과외가 예전처럼 부담스럽지 않다고 말해 마음이 놓였습니다. 숙제를 거의 마치고 한 문제만 남았을 때도 선생님은 틀렸다고 바로 지적하지 않고 생각이 달라진 지점을 함께 찾아보며 스스로 풀 시간을 주셨습니다. 요즘은 수업 중 궁금했던 내용을 먼저 이야기하는 모습이 눈에 띕니다.

★★★★★학부모 후기

수행평가가 겹쳐 숙제가 평소보다 많이 남은 날에도 아이는 삼성동 수학 수업에서 배운 순서대로 할 수 있는 문제부터 정리해 보았습니다. 선생님은 무리하게 진도를 재촉하지 않고 복습할 부분과 다음 일정을 함께 조절해 주셨고, 그 뒤로는 어려운 문제를 붙잡고만 있지 않게 되었습니다. 요즘은 수업에서 배운 내용을 집에서 먼저 이야기하는 모습도 보여 부모로서 안심이 됩니다.

★★★★★학부모 후기

삼성동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 어려운 문제에 매달리기보다 쉬운 문제부터 다시 풀며 공부 흐름을 잡아 가는 모습이 눈에 띄었습니다. 시험 범위를 절반쯤 공부했을 때 선생님이 실제 일정에 맞춰 그날 할 일과 다음에 복습할 내용을 나누고, 질문하기 어려운 아이에게 중간중간 먼저 말을 걸어 주셨습니다. 요즘은 수업에서 배운 내용을 집에서 먼저 이야기하고, 시험기간에도 계획을 크게 미루지 않아 부모로서 안심이 됩니다.

★★★★★학부모 후기