수학여정 - 문제 분석 리포트

(2024학년도) 2023년 9월 모의평가 고3 수학 확통 26번 풀이 해설 [이해용/실전용]
문제의 분류확률과 통계 · 정규분포 / 표준화
난이도하

🔍 이해용 풀이

문제
26. 어느 고등학교의 수학 시험에 응시한 수험생의 시험 점수는 평균이 68점, 표준편차가 10점인 정규분포를 따른다고 한다. 이 수학 시험에 응시한 수험생 중 임의로 선택한 수험생 한 명의 시험 점수가 55점 이상이고 78점 이하일 확률을 오른쪽 표준정규분포표를 이용하여 구한 것은? [3점]
① 0.7262    ② 0.7445    ③ 0.7492    ④ 0.7675    ⑤ 0.7881
정규분포 문제에서 확률을 구하라고 하면 가장 먼저 '표준화'를 떠올려야 해요. 평균과 표준편차를 이용해 내가 구해야 하는 점수 범위를 Z 점수로 바꾸고, 표를 이용해 넓이를 구하면 됩니다.

step1. 확률변수 X의 분포와 구하려는 확률 나타내기

step 1

수험생의 시험 점수를 확률변수 X라고 할게요.

문제에서 평균이 68점, 표준편차가 10점이라고 했으므로 X는 정규분포 N(68,102)을 따릅니다.

우리가 구해야 하는 것은 점수가 55점 이상 78점 이하일 확률이므로, 수식으로는 P(55≤X≤78)이 됩니다.

step2. 표준화하기

step 2

이제 이 확률을 구하기 위해 X를 Z로 표준화해야 해요.

표준화 공식은 Z=X−(평균)표준편차 입니다.

- X=55일 때: Z=55−6810=−1310=−1.3

- X=78일 때: Z=78−6810=1010=1.0

따라서 우리가 구하려는 확률은 P(−1.3≤Z≤1.0)으로 바뀝니다.

step3. 대칭성을 이용하여 확률 계산하기

step 3

이제 P(−1.3≤Z≤1.0)을 계산해 볼까요?

이 범위는 0을 기준으로 두 부분으로 나눌 수 있어요.

P(−1.3≤Z≤1.0)=P(−1.3≤Z≤0)+P(0≤Z≤1.0)

여기서 표에는 음수 값이 없어서 당황할 수 있지만, 표준정규분포 곡선은 0을 기준으로 좌우 대칭이라는 점을 기억하세요!

대칭성에 의해 P(−1.3≤Z≤0)은 P(0≤Z≤1.3)과 넓이가 똑같습니다.

따라서 식을 다시 쓰면:

P(0≤Z≤1.3)+P(0≤Z≤1.0)

이제 주어진 표에서 값을 찾아 대입해 줍니다.

0.4032+0.3413=0.7445

정답은 0.7445가 됩니다.

[정답] ②

⚡ 실전용 풀이

step1. 확률변수 X의 분포와 구하려는 확률 나타내기

X~N(68,102)

구하는 확률: P(55≤X≤78)

step2. 표준화하기

Z=X−6810

P(55−6810≤Z≤78−6810)

=P(−1.3≤Z≤1.0)

step3. 대칭성을 이용하여 확률 계산하기

=P(−1.3≤Z≤0)+P(0≤Z≤1.0)

=P(0≤Z≤1.3)+P(0≤Z≤1.0)   --- 대칭성 이용

=0.4032+0.3413

=0.7445

∴②

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