남동구 고2수학과외







세 사건의 합에서 생긴 오답
학생은 벤다이어그램의 영역을 하나씩 나누었지만, 세 사건의 합을 계산하는 마지막 식에서 삼중교집합을 빠뜨렸다. 이 유형을 다룰 때는 남동구과외에서도 계산보다 중복 횟수 확인을 먼저 지도한다.
문제와 학생 풀이 기록
어떤 사건 \(A,B,C\)에 대하여 다음이 주어졌다.
- \(P(A)=0.5,\ P(B)=0.4,\ P(C)=0.3\)
- \(P(A\cap B)=0.2,\ P(A\cap C)=0.1,\ P(B\cap C)=0.15\)
- \(P(A\cap B\cap C)=0.05\)
\(P(A\cup B\cup C)\)를 구하면, 학생은 다음과 같이 계산했다.
\[ 0.5+0.4+0.3-0.2-0.1-0.15=0.75 \]
그러나 정답은 \(0.75\)가 아니다. 세 사건에 모두 속하는 영역이 빠져 있기 때문이다.
영역별로 중복을 세어 보기
벤다이어그램의 각 영역
먼저 세 사건의 공통 영역은 \(0.05\)이다.
- \(A\cap B\)만: \(0.2-0.05=0.15\)
- \(A\cap C\)만: \(0.1-0.05=0.05\)
- \(B\cap C\)만: \(0.15-0.05=0.10\)
- \(A\)만: \(0.5-0.15-0.05-0.05=0.25\)
- \(B\)만: \(0.4-0.15-0.10-0.05=0.10\)
- \(C\)만: \(0.3-0.05-0.10-0.05=0.10\)
따라서 합집합의 확률은 모든 영역을 더한 값으로 \(0.25+0.10+0.10+0.15+0.05+0.10+0.05=0.80\)이다.
포함배제 식의 구조
세 사건의 덧셈정리는 다음과 같다.
\[ P(A\cup B\cup C) =P(A)+P(B)+P(C) -P(A\cap B)-P(A\cap C)-P(B\cap C) +P(A\cap B\cap C) \]
처음 세 항에서는 공통 영역이 세 번 포함된다. 쌍교집합을 빼면 공통 영역이 한 번도 포함되지 않으므로, 삼중교집합을 다시 더해야 정확히 한 번 남는다.
최종 검증
\[ P(A\cup B\cup C) =0.5+0.4+0.3-0.2-0.1-0.15+0.05 =0.80 \]
또한 확률은 \(0\) 이상 \(1\) 이하이므로 \(0.80\)은 범위에도 맞는다. 세 사건 중 적어도 하나가 일어날 확률은 0.80이다.