정의 — 뜻, 외우기성질·공식 — 외우기주의 — 틀리기 쉬운 곳예 — 이해만점선 밑줄 다른 개념과 이어진 말 — 오른쪽 카드(휴대폰은 오른쪽 ‹ 탭)에서 청록 앞 개념 · 주황 뒤 개념형광 핵심 용어
1독립과 종속의 뜻
정의사건의 독립과 종속
두 사건 A,B 에 대하여 사건 A 가 일어나는 것이 사건 B 가 일어날 확률에 영향을 주지 않을 때, 즉P(B∣A)=P(B)일 때 두 사건 A 와 B 는 서로 독립이라 한다. 두 사건 A 와 B 가 서로 독립이 아닐 때 서로 종속이라 한다.
학생
P(A∣B)=P(A) 도 같이 성립해요?
쌤
네. A 가 B 의 확률을 바꾸지 않으면 B 도 A 의 확률을 바꾸지 않아요. 독립은 두 사건 사이의 대칭인 관계예요(두 사건의 확률은 0 이 아니라고 해요).
예주사위 한 개를 던질 때
짝수의 눈 A 와 4 이하의 눈 B
P(B)=64=32 A={2,4,6} 중 4 이하는 2,4 이므로 P(B∣A)=32 P(B∣A)=P(B) 이므로 A 와 B 는 서로 독립이에요.
짝수 A, 4 이하 B
B 는 전체 6 개 중 4 개, A 안에서도 3 개 중 칠한 2 개라 비율이 32 로 같아요. 그래서 독립이에요.
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
P(B)=31 이고 P(B∣A)=31 일 때 두 사건 A,B 는?
예응용
짝수의 눈 A 와 4 이상의 눈 D
P(D)=63=21 A={2,4,6} 중 4 이상은 4,6 이므로 P(D∣A)=32 P(D∣A)=P(D) 이므로 A 와 D 는 서로 종속이에요. 짝수가 나왔다는 정보가 4 이상일 가능성을 높였어요.
+자세히 보기펼치기접기왜 그런지
독립이면 「A 가 일어났다」 는 정보가 B 의 확률을 바꾸지 않아요. 이때 A 가 일어나지 않았을 때도 B 의 확률은 같아요(아래 「여사건의 독립」 에서 확인해요). P(B∣AC)=P(B) 또 B 가 일어났을 때의 A 의 확률도 바뀌지 않아요. P(A∣B)=P(A) 즉 독립은 두 사건 사이의 대칭인 관계예요(각 사건의 확률은 0 이 아니라고 해요).
2독립의 필요충분조건
확률의 곱셈정리 P(A∩B)=P(A)P(B∣A) 에 독립의 뜻 P(B∣A)=P(B) 를 넣으면 P(A∩B)=P(A)P(B) 가 돼요. 거꾸로 이 식이 성립하면 두 사건은 서로 독립이에요.
공식독립과 종속
서로 독립
P(A∩B)=P(A)P(B)
P(B∣A)=P(B) 와 같다.
서로 종속
P(A∩B)=P(A)P(B)
독립일 때의 합사건
P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A)P(B)
덧셈정리에 P(A∩B)=P(A)P(B) 를 넣었다.
예주사위 한 개
짝수의 눈 A 와 3 의 배수의 눈 C
P(A)=21 P(C)=62=31 A∩C={6} 이므로 P(A∩C)=61 P(A)P(C)=21×31=61 두 값이 같으므로 A 와 C 는 서로 독립이에요.
학생
P(B∣A) 를 구해서 비교해도 되잖아요. 왜 곱으로 판정해요?
쌤
둘 다 돼요. 곱으로 판정하면 조건부확률을 따로 구하지 않고 P(A∩B) 만 세면 돼서 빨라요. 단, P(A∩B) 는 곱하지 말고 직접 세야 해요.
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
주사위 한 개를 던질 때 1 의 눈이 나오는 사건 A 와 홀수의 눈이 나오는 사건 B 는?
곱으로 계산해 놓고 독립이라고 판정하기
✗ 틀린 풀이
P(A∩D)=P(A)P(D)=41 따라서 A 와 D 는 독립
왜 틀렸나독립인지 판정하려면 P(A∩D) 를 직접 구하여 P(A)P(D) 와 같은지 비교해야 한다.
↓
✓ 바른 풀이
A∩D={4,6} 이므로 P(A∩D)=31 31=21×21 이므로 종속
P(A∩B)=P(A)P(B) 는 독립임을 확인한 뒤에 쓰는 식이다. 바른 계산은 A∩D 의 원소를 먼저 센다.
+자세히 보기펼치기접기성질 더 보기외우기 카드왜 그런지
성질P(A∩B)=P(A)P(B)
확률의 곱셈정리에서 P(A∩B)=P(A)P(B∣A) A,B 가 서로 독립이면 P(B∣A)=P(B) 이므로 P(A∩B)=P(A)P(B) 거꾸로 P(A∩B)=P(A)P(B) 이면 양변을 P(A) 로 나누어 P(B∣A)=P(A)P(A∩B)=P(B) 이므로 서로 독립이다. 따라서 이 식은 독립이기 위한 필요충분조건이다.
□, △ 가 서로 독립이면 P(□∩△)=P(□)×P(△) 독립이 아니면 곱셈정리 P(□∩△)=P(□)P(△∣□) 를 써야 한다.
공식 외우기 — 가리고 떠올리기
□ 에 들어갈 것을 종이에 써 보고 「정답 보기」로 확인하세요. 맞혔으면 「더 가리기」로 넘어가요. 마지막 단계는 오른쪽 전체를 가려요.
단계 1 / 2독립일 때
P(A∩B)=P(A)×□
단계 1 / 1독립의 뜻
P(B∣A)=□
독립인지 판정하는 순서
1
P(A), P(B) 를 구해요.
2
P(A∩B) 를 직접 세요.
곱으로 계산하면 판정이 되지 않아요. 반드시 A∩B 의 원소를 세요.
3
P(A∩B) 와 P(A)P(B) 를 비교해요.
같으면 독립, 다르면 종속이에요.
3배반사건과 독립사건
서로 배반은 「두 사건이 동시에 일어나지 않는다」 는 사건 사이의 관계예요. 서로 독립은 「한 사건이 다른 사건의 확률에 영향을 주지 않는다」 는 확률 사이의 관계예요.
공식배반과 독립 나란히 보기
서로 배반
A∩B=∅
P(A∩B)=0 P(A∪B)=P(A)+P(B)
서로 독립
P(A∩B)=P(A)P(B)
P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A)P(B)
학생
배반이면 서로 영향이 없으니까 독립 아니에요?
쌤
반대예요. 배반이면 A 가 일어나는 순간 B 는 절대 일어나지 못해요. 영향을 크게 주니까, 확률이 0 이 아닌 두 사건이 배반이면 종속이에요.
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
확률이 0 이 아닌 두 사건 A,B 가 서로 배반일 때, A 와 B 는?
배반을 독립으로 착각하기
✗ 틀린 풀이
짝수의 눈 A 와 홀수의 눈 E 는 동시에 일어나지 않으므로 서로 독립
왜 틀렸나독립은 P(A∩E)=P(A)P(E) 로 판정하며, 동시에 일어나지 않는 것은 배반이다.
↓
✓ 바른 풀이
P(A∩E)=0 P(A)P(E)=41 두 값이 다르므로 서로 종속
기억 요령: 확률이 0 이 아닌 두 사건이 배반이면 한쪽이 일어날 때 다른 쪽은 일어날 수 없으므로 언제나 종속이다.
+자세히 보기펼치기접기성질 더 보기
성질확률이 0 이 아닌 두 사건이 배반이면 종속이다
P(A)>0, P(B)>0 인 두 사건 A,B 가 서로 배반이면 P(A∩B)=0 그런데 P(A)P(B)>0 이므로 P(A∩B)=P(A)P(B) 이고 A 와 B 는 서로 종속이다. 실제로 A 가 일어나면 B 는 절대로 일어나지 않으므로 P(B∣A)=0 이 되어 A 가 B 의 확률에 큰 영향을 준다.
4여사건의 독립
A,B 가 서로 독립이면 A 와 BC, AC 와 B, AC 와 BC 도 각각 서로 독립이에요. 그래서 여사건끼리도 확률을 곱해서 구해요.
공식A,B 가 서로 독립일 때
A 와 BC
P(A∩BC)=P(A)P(BC)
AC 와 B
P(AC∩B)=P(AC)P(B)
AC 와 BC
P(AC∩BC)=P(AC)P(BC)
「둘 다 일어나지 않을 확률」 을 곱으로 구한다.
학생
왜 여사건끼리도 독립이에요?
쌤
B 가 일어나는지가 A 의 확률에 영향을 주지 않으면, B 가 일어나지 않는지도 영향을 주지 않아요. 식으로는 P(A∩BC)=P(A)−P(A)P(B)=P(A)P(BC) 예요.
예P(A)=31, P(B)=41 이고 A,B 가 서로 독립일 때
P(AC)=1−31=32, P(BC)=1−41=43 이고 AC 와 BC 도 독립이므로 두 사건이 모두 일어나지 않을 확률은 P(AC∩BC)=32×43=21 따라서 P(A∪B)=1−21=21 검산: 덧셈정리로 구해도 같아요. 31+41−31×41=21
A,B 가 서로 독립이고 P(A)=21, P(B)=31 일 때 P(AC∩BC) 의 값은?
+자세히 보기펼치기접기성질 더 보기그림
성질A,B 가 독립이면 A 와 BC 도 독립이다
A∩B 와 A∩BC 는 서로 배반이고 그 합사건이 A 이므로 P(A∩BC)=P(A)−P(A∩B) A,B 가 독립이므로 P(A∩B)=P(A)P(B) 를 대입하면 P(A∩BC)=P(A)−P(A)P(B)=P(A){1−P(B)}=P(A)P(BC) 따라서 A 와 BC 는 서로 독립이다. 같은 방법으로 AC 와 B, AC 와 BC 도 서로 독립이다.
A 를 둘로 나누기
①A∩BC : A 이면서 B 가 아님
②A∩B
①+②A 전체라서 P(A∩BC)=P(A)−P(A∩B)
5복원 추출과 독립
정의복원 추출
꺼낸 것을 다시 넣고 다음 것을 꺼내는 것을 복원 추출이라 한다. 다시 넣으면 매번 처음과 같은 상태에서 꺼내므로 첫 번째 결과가 두 번째 확률에 영향을 주지 않는다. 즉 각 회의 사건은 서로 독립이다. 꺼낸 것을 다시 넣지 않는 비복원 추출에서는 각 회의 사건이 서로 종속이다. 복원 추출을 반복하는 것은 독립시행이다.
복원 추출이면 두 사건이 독립이므로 53×53=259 비복원 추출이면 곱셈정리에 의해 53×42=103
복원 추출
두 번째 가지가 첫 번째와 같아요
흰: 259
검: 256
흰
흰: 256
검: 254
검
53
52
53
52
53
52
다시 넣으므로 두 번째 가지의 확률이 첫 번째 결과와 상관없이 53, 52 예요. 맨 위 가지가 259 예요.
학생
비복원 추출에서 그냥 곱하면 왜 틀려요?
쌤
첫 번째에 흰 공을 꺼내면 남은 공이 4 개, 흰 공이 2 개로 바뀌어요. 두 번째 확률이 첫 번째 결과에 따라 달라지니 종속이고, 조건부확률로 곱해야 해요.
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
빨간 공 2 개, 파란 공 3 개에서 한 개씩 두 번 꺼낼 때(꺼낸 공은 다시 넣는다) 두 번 모두 빨간 공일 확률은?
복원인데 두 번째 확률을 바꾸기
✗ 틀린 풀이
꺼낸 공을 다시 넣을 때 두 번 모두 흰 공일 확률 53×42=103
왜 틀렸나꺼낸 공을 다시 넣으면 두 번째 시행도 처음과 같은 상태이므로 확률은 53 그대로이다.
↓
✓ 바른 풀이
꺼낸 공을 다시 넣을 때 두 번 모두 흰 공일 확률 53×53=259
확인 방법: 복원추출에서는 두 번 모두 분모가 같아야 한다.
+자세히 보기펼치기접기예제성질 더 보기
예응용
서로 영향을 주지 않는 두 사람
A, B 두 사람이 과녁을 맞힐 확률이 각각 43, 32 이고 서로 영향을 주지 않아요. 두 사람 모두 맞힐 확률은 43×32=21 적어도 한 사람이 맞힐 확률은 여사건 「두 사람 모두 못 맞힘」 을 이용해요. 두 사람이 못 맞힐 확률은 각각 41, 31 이에요. 1−41×31=1211
성질검산하는 방법
독립인 두 사건의 P(A∪B) 를 두 가지로 구해 비교한다. P(A)+P(B)−P(A)P(B) 1−P(AC)P(BC) 두 값은 항상 같아야 한다.
한눈에 정리
이것만은 꼭 기억하세요. 읽은 내용을 떠올리며 하나씩 확인해 보세요.
1P(B∣A)=P(B) 이면 두 사건 A,B 는 서로 독립이고, 독립이 아니면 서로 종속이다.
2두 사건 A,B 가 서로 독립이기 위한 필요충분조건은 P(A∩B)=P(A)P(B) 이다.
3배반은 「동시에 일어나지 않는다」, 독립은 「확률에 영향을 주지 않는다」 이다. 확률이 0 이 아닌 두 사건이 배반이면 종속이다.
4A,B 가 독립이면 여사건끼리도 독립이고, 복원 추출에서 각 회의 결과는 서로 독립이다.
✗ 자주 하는 실수
배반사건과 독립사건을 같은 것으로 생각해요. 확률이 0 이 아닌 두 사건이 배반이면 오히려 종속이에요.
독립인지 판정할 때 P(A∩B) 를 직접 세지 않고 P(A)P(B) 로 계산해 놓고 독립이라고 해요.
복원 추출과 비복원 추출을 구별하지 않아, 복원인데 두 번째 확률을 줄이거나 비복원인데 같은 확률을 그대로 곱해요.
STEP 2
예제로 익히기
풀이를 보기 전에 먼저 직접 풀어 보고, 한 단계씩 펼쳐 확인하세요.
예제 1
주사위 한 개를 던질 때, 짝수의 눈이 나오는 사건을 A, 3 의 배수의 눈이 나오는 사건을 B 라 하자. 두 사건 A,B 는 서로 독립인지 종속인지 말하시오.
예제 2
두 사건 A,B 가 서로 독립이고 P(A)=31, P(A∪B)=21 일 때, P(B) 를 구하시오.
예제 3
흰 공 4 개, 검은 공 2 개가 들어 있는 주머니에서 공을 한 개 꺼내 색을 확인하고 다시 넣는 시행을 두 번 할 때, 두 공의 색이 서로 다를 확률을 구하시오.