파동 고2수학과외







합사건 확률에서 중복을 세지 않는 법
학생 풀이 기록에는 “\(P(A\cup B)=P(A)+P(B)\)”라고 적혀 있었다. 하지만 사건 \(A\)와 \(B\)가 동시에 일어나는 경우를 따로 표시한 순간, 같은 결과를 두 번 더했다는 사실이 드러났다. 파동과외에서는 식을 외우기보다 경우를 그림으로 나누어 확인한다.
한 결과가 두 사건에 포함될 때
어떤 실험에서 사건 \(A\)의 확률이 \(\frac12\), 사건 \(B\)의 확률이 \(\frac13\), 두 사건이 동시에 일어날 확률이 \(\frac16\)이라고 하자.
합사건 \(A\cup B\)는 \(A\) 또는 \(B\)가 일어나는 경우이므로, 단순히 더하면 교집합 \(A\cap B\)가 두 번 포함된다.
\[ P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B) \]
따라서
\[ P(A\cup B)=\frac12+\frac13-\frac16 =\frac{3+2-1}{6} =\frac46=\frac23 \]
세부 경우표로 다시 확인하기
| 경우 | 확률 | 합사건 포함 여부 |
|---|---|---|
| \(A\)만 발생 | \(P(A)-P(A\cap B)=\frac13\) | 포함 |
| \(B\)만 발생 | \(P(B)-P(A\cap B)=\frac16\) | 포함 |
| \(A\cap B\) | \(\frac16\) | 한 번만 포함 |
세 경우를 합치면 \(\frac13+\frac16+\frac16=\frac23\)이다. 교집합을 한 번만 세는 것이 핵심이다.
경계값으로 식 검증하기
만약 \(A\)와 \(B\)가 서로 겹치지 않는다면 \(P(A\cap B)=0\)이므로 공식은 \(P(A\cup B)=P(A)+P(B)\)가 된다. 반대로 \(A=B\)라면
\[ P(A\cup B)=P(A)+P(A)-P(A)=P(A) \]
가 되어야 한다. 따라서 교집합 항을 빼지 않은 식은 같은 사건을 합치는 상황에서 틀린다. 합사건을 구할 때는 항상 \(P(A\cap B)\)를 확인하는 습관이 필요하다.