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복대동 청주고등학교 수학과외

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조건을 바꾸면 분모가 달라지는 조건부확률 풀이

복대동 생활권에서 청주고등학교 수학 문제를 함께 살펴보던 중, 한 학생이 조건부확률의 계산 자체는 이어 가면서도 마지막 답을 어떻게 검산해야 할지 망설이는 장면이 있었다. 문제에는 사건 A와 B에 대해 \(P(A)=0.6\), \(P(B)=0.5\), \(P(A\cap B)=0.2\)가 주어지고, \(P(A|B)\)와 \(P(B|A)\)를 구하도록 되어 있었다.

같은 교집합을 사용하고도 답이 달라진 이유

학생은 두 확률 모두 교집합 \(P(A\cap B)\)를 이용해야 한다는 점은 알고 있었다. 그러나 처음에는 \(P(A|B)\)를 계산하면서 분모에 \(P(A)\)를 놓아 \(\frac{0.2}{0.6}=\frac13\)이라고 적었다. 실제로 이 값은 \(P(B|A)\)에 해당한다. 조건부확률에서는 앞의 사건이 구하려는 사건이고, 뒤의 사건이 분모가 되는 조건이라는 구분이 필요하다.

조건부확률 \(P(A|B)\)는 B가 일어난 경우로 범위를 좁힌 뒤 A가 함께 일어날 비율이므로 \(P(A|B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)}\)이다.

따라서 이 문제에서 \(P(A|B)=\frac{0.2}{0.5}=0.4\), \(P(B|A)=\frac{0.2}{0.6}=\frac13\)이다. 학생은 계산한 값을 원래 식에 대입해 보았지만, 분모가 조건 사건의 확률이어야 한다는 점과 확률 자료 자체가 가능한지까지는 따로 확인하지 못했다. 그 결과 식에 맞지 않는 값을 답으로 남길 위험이 있었다.

원식과 확률 조건을 나누어 검사한 과정

이후에는 답을 적기 전에 두 단계로 확인했다. 먼저 \(P(A|B)\times P(B)\)가 교집합 \(P(A\cap B)\)로 돌아오는지 검사했다. \(0.4\times0.5=0.2\)이므로 첫 번째 계산은 조건에 맞았다. 다음으로 \(P(B|A)\times P(A)\)를 계산해 \(\frac13\times0.6=0.2\)인지 확인했다.

또한 교집합은 각 사건의 확률보다 클 수 없다는 조건도 함께 표시했다. \(0\le P(A\cap B)\le P(A), P(B)\)가 성립해야 하므로, 계산값만 맞춰 보는 것이 아니라 주어진 수치가 허용되는 자료인지까지 확인하도록 풀이 순서를 바꾸었다.

허용되지 않는 수치를 걸러 낸 독립 적용

새 문제에서는 두 자료 묶음 중 가능한 경우만 골라야 했다. 첫 번째는 \(P(A)=0.3\), \(P(B)=0.6\), \(P(A\cap B)=0.24\)였고, 두 번째는 \(P(A)=0.3\), \(P(B)=0.5\), \(P(A\cap B)=0.35\)였다.

학생은 첫 번째 자료에서 \(P(A|B)=0.24÷0.6=0.4\)로 계산한 뒤, 교집합 \(0.24\)가 두 주변확률 \(0.3, 0.6\)보다 작으므로 허용된다고 판단했다. 반면 두 번째 자료는 계산을 시작하기 전에 \(P(A\cap B)=0.35\)가 \(P(A)=0.3\)보다 크다는 사실을 찾아냈다. 따라서 조건부확률을 계산해 답으로 남길 자료가 아니라는 결론을 스스로 내렸다.

조건 하나를 없앴을 때 달라지는 결과

마지막에는 \(P(A)=0.6\), \(P(B)=0.5\), \(P(A\cap B)=0.2\)인 자료에서 B라는 조건을 제거하면 무엇이 달라지는지 설명하게 했다. B가 일어난 경우만 보는 \(P(A|B)\)는 \(0.2÷0.5=0.4\)이지만, 조건을 제거하면 전체 범위에서 A가 일어날 확률인 \(P(A)=0.6\)을 보게 된다. 학생은 조건을 붙인 확률과 조건 없이 보는 확률의 분모가 달라진다는 점을 근거로 두 결과가 달라지는 이유를 설명했다.

복대동 수학과외 학부모 후기

다음 수업에서 물어볼 내용을 적어 두던 밤, 아이가 확률 문제를 그냥 넘기지 않고 가능한 경우를 하나씩 작은 표로 나눠 적고 있더라고요. 겹쳐 보이는 경우에는 직접 지워 가면서 확인했고, 그 옆에는 다시 볼 부분만 따로 모아 두었습니다. 복대동 수학과외 이야기를 나누던 중에도 이런 식으로 문제를 정리한 흔적이 눈에 띄었어요. 시험 직전 주말에 책상 주변을 정리하다가 같은 장면을 먼저 봤습니다. 예전에는 한 번 본 자료에서 필요한 부분만 찾아보고 다시 살펴보는 일은 거의 없었거든요. 그런데 이번에는 경우를 표로 나눈 뒤 중복되는 항목을 지우고, 확인할 곳을 좁힌 상태로 자료를 정리해 두었더라고요. 문제가 끝난 뒤의 흔적이 예전과는 꽤 달라 보였습니다.

★★★★★학부모 후기

다른 문제집을 펼쳐 보던 중에 아이가 계산을 전부 지우지 않고, 틀린 흔적이 보이는 줄 바로 앞부분부터 다시 손을 대고 있더라고요. 어디서부터 확인하는지 잠깐 지켜봤는데 처음부터 무작정 다시 풀지는 않았어요. 확인할 곳만 남겨 둔 채 풀이를 이어 갔습니다. 주말 오전에 책상을 정리하다가 본 장면도 비슷했어요. 계산이 길게 이어진 문제였는데, 예예전에는 맞았는지 틀렸는지만 보고 그 자료를 다시 펼치는 일이 드물었거든요. 그날에는 계산 과정 전체를 지우지 않고 오류가 난 부분 직전에서 멈춰 다시 시작했어요. 복대동 수학과외를 찾아보며 여러 자료를 함께 보던 때라 더 눈에 들어왔는데, 다른 문제에서도 같은 방식으로 틀린 줄 앞을 먼저 짚고 있었습니다.

★★★★☆학부모 후기

예전에는 수업 전에 질문할 문제를 따로 표시하지 않았는데, 복대동에서 수업을 시작한 뒤에는 지난주에 틀린 문제를 다시 적어 가는 습관이 생겼습니다. 시험이 가까워지자 선생님께서 새 진도보다 부족한 부분을 먼저 살피고, 제가 부담을 느끼지 않도록 속도를 조절해 주셨습니다. 틀린 뒤에도 오래 속상해하지 않고 다시 풀어 보려는 제 모습을 보며 수업에 조금씩 익숙해지고 있음을 느꼈습니다.

★★★★★학부모 후기

방학 첫 주, 복대동에서 수학 공부 계획을 세우며 선생님과 하루 학습량을 정했는데 처음부터 무리하지 않아 마음이 한결 편했습니다. 수업 중 집중이 흐트러져도 이해했는지 먼저 살펴보고, 모르는 문제를 그냥 넘기지 않도록 부담 없이 질문을 이끌어 주셨습니다. 요즘은 맞힌 문제도 풀이를 다시 확인하는 모습이 보이고 공부할 때 표정도 전보다 편안해졌습니다.

★★★★★학부모 후기

학교 과제와 과외 숙제가 겹친 날에도 아이가 계획을 세워 차분히 해내는 모습이 기억에 남았습니다. 복대동 선생님은 완벽하게 하려는 아이에게 쉬운 문제부터 시작하게 하며 부담 없이 수업을 이끌었고, 틀린 답도 바로 포기하지 않고 다시 살펴보는 습관이 생겼습니다.

★★★★★학부모 후기