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소사본동고3수학과외

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소사본동 고3 수학과외: 이항분포의 두 매개변수 구별하기

소사본동의 소사고등학교 학생은 방과 후 이동 시간을 줄인 뒤, 자습시간에 확률과 통계 오답을 다시 정리했다. 답안 여백에는 이항분포를 적용하면서 시행 횟수와 성공확률을 뒤바꾼 흔적이 반복해서 남아 있었다. 같은 소사구의 시온고등학교, 정명고등학교, 송내고등학교, 범박고등학교는 참고 학교로만 구분하고, 이 사례에서는 소사본동 내 소사고등학교 학생의 풀이를 중심으로 살폈다.

오답은 계산보다 분포의 구조에서 시작됐다

한 번 성공할 확률이 0.3인 시행을 서로 독립적으로 8번 실시하고, 성공 횟수를 확률변수 \(X\)라고 하자. 학생은 먼저 다음과 같이 적었다.

X∼B(0.3, 8)

이 식은 틀린 식이다. 이항분포 \(B(n,p)\)에서 첫 번째 매개변수 \(n\)은 시행 횟수이므로 자연수 8이 와야 하고, 두 번째 매개변수 \(p\)는 한 번의 성공확률이므로 0과 1 사이의 수 0.3이 와야 한다. 따라서 올바른 분포는 다음과 같다.

X∼B(8, 0.3)

성공이 정확히 2번일 확률은 성공 2번과 실패 6번의 조합을 세어

\[ P(X=2)=\binom{8}{2}(0.3)^2(0.7)^6 \]

으로 계산한다. 여기서 \(\binom{8}{2}=28\), \((0.3)^2=0.09\), \((0.7)^6=0.117649\)이므로

\[ P(X=2)=28\times0.09\times0.117649 =0.29647548 \]

이다. 학생이 적은 \(B(0.3,8)\)을 그대로 계산할 수 없는 이유는 시행 횟수에 소수 0.3을 넣어 이항분포의 조건을 깨뜨리기 때문이다. 또한 성공확률은 반드시 \(0\le p\le1\)이어야 한다.

오류 줄을 표시하고 조건부터 다시 읽기

  • 틀린 줄 표시: \(X∼B(0.3,8)\)에서 두 매개변수의 위치가 바뀌었다.
  • 조건 확인: “8번 실시”는 \(n=8\), “한 번 성공할 확률 0.3”은 \(p=0.3\)이다.
  • 식 수정: \(B(0.3,8)\rightarrow B(8,0.3)\).
  • 대입 검산: \(P(X=2)=\binom82(0.3)^2(0.7)^6\)에서 지수의 합 \(2+6=8\)이 시행 횟수와 일치하는지 확인한다.
  • 범위 검산: 계산값 \(0.29647548\)은 0과 1 사이이므로 확률의 범위 조건도 만족한다.

이후 학생은 문제에서 “몇 번 시행하는가”와 “한 번 성공할 확률은 얼마인가”에 각각 밑줄을 그은 뒤 \(n,p\)를 순서대로 옮겼다. 단순히 기호를 외우는 대신, \(n\)은 시행의 개수이고 \(p\)는 한 시행의 성공 가능성이라는 변수 관계를 먼저 확인하도록 풀이 순서를 바꾼 것이다.

조건을 바꾼 독립 검증

새 문제에서는 한 부품이 정상일 확률이 \(0.4\)이고 부품 6개를 독립적으로 검사한다. 정상 부품의 개수를 \(Y\)라 하면 시행 횟수는 6, 성공확률은 0.4이므로

Y∼B(6, 0.4)

정상 부품이 정확히 3개일 확률은

\[ P(Y=3)=\binom63(0.4)^3(0.6)^3 =20\times0.064\times0.216 =0.27648 \]

이다. 이번에는 숫자와 상황을 바꾸었지만, 첫 번째 자리에 정수인 시행 횟수 6을 놓고 두 번째 자리에 확률 0.4를 놓는 기준은 그대로 적용된다. \(Y\)의 가능한 값도 \(0,1,2,3,4,5,6\)으로 시행 횟수 범위를 넘지 않는다.

수업에서 달라진 모습

모르는 걸 말하는 힘

소사본동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 공부 계획을 자주 미뤘고, 계산이 조금만 복잡해져도 어렵다고 느꼈습니다. 선생님은 쉬운 문제부터 다시 풀게 하면서 중간중간 궁금한 점을 편하게 물어봐 주셨고, 숙제도 이해한 부분과 막힌 부분을 함께 확인했습니다. 시험 범위를 절반쯤 공부한 뒤에는 스스로 복습하는 흐름이 생겼고, 시험기간에도 예전처럼 공부를 미루지 않게 됐습니다.

★★★★☆

질문이 편해진 수업

시험 전 마지막 주말, 소사본동에서 수업하는 모습을 옆에서 지켜보니 예전처럼 책상 앞을 힘들어하지 않고 틀린 문제도 다시 펼쳐 보더군요. 선생님은 사소한 질문도 왜 궁금했는지부터 차분히 들어주시고, 아이가 스스로 이어서 생각할 시간을 남겨 주셨습니다. 숙제가 많을 때 먼저 말할 수 있게 된 점도 부모로서 반가웠습니다.

★★★★★

먼저 묻게 된 변화

소사본동에서 수학 과외를 시작한 뒤 아이와 수업 계획을 이야기하는 시간이 늘었습니다. 예전에는 정해진 분량 없이 책상에 앉았지만, 선생님이 학교 진도에 맞춰 숙제와 복습량을 조절해 주셔서 부담 없이 공부했습니다. 시험기간에도 모르는 문제를 피하지 않고 하나씩 확인하려는 모습이 보기 좋았습니다.

★★★★★

모르는 걸 말하는 힘

소사본동에서 수학 과외를 알아보며 선생님과 먼저 이야기를 나눴을 때, 아이의 산만한 성향까지 편하게 들어주셔서 인상이 좋았습니다. 숙제에서 모르는 문제가 여럿 나온 날에도 답을 바로 알려주기보다 어디서 생각이 달라졌는지 함께 짚고, 스스로 이어갈 시간을 주셨습니다. 요즘은 집에서 수업 중 궁금했던 내용을 먼저 꺼내 말하는 모습이 보여 작은 변화가 반갑습니다.

★★★★★

질문이 편해진 수업

소사본동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 오답을 정리하려고 먼저 공책을 펼치는 모습이 눈에 들어왔습니다. 선생님은 학교 과제와 시험 일정을 살펴 그 주에 할 일과 다음에 볼 내용을 나누고, 아이가 맞힌 문제도 다시 설명해 보게 하며 질문을 편하게 받아 주셨습니다. 어려운 문제가 나와도 예전처럼 바로 피하지 않고 자기 생각을 말하려는 변화가 보여 꾸준히 지켜보게 됩니다.

★★★★★