연습문제 1장

6. 다음의 각 변수가 양적변수인지 질적변수인지, 그리고 관측값은 어떠한 척도에 해당하는지 설명

하라.

1) 한 반에서의 시험 성적 순위 : 양적변수, 비척도

2) 입원한 사람들의 입원진단 : 질적변수, 명목척도

3) 고등학생의 체중 : 양적변수, 비척도

4) 성별 : 질적변수, 명목척도

5) 관절 부상자들의 운동 범위 : 양적변수, 비척도

6) 체온 : 양적변수, 구간척도

7. 다음에 제시된 [사례 A]와 [사례 B]에 대하여 질문에 답하라.

문제 삭제

연습문제 2장

12. 다음의 성질을 증명하라.

1) min𝑎𝑎∑(𝑥𝑥 − 𝑎𝑎)2 = ∑(𝑥𝑥 − �̅�𝑥)2

�(𝑥𝑥 − 𝑎𝑎)2 = �(𝑥𝑥2 − 2𝑎𝑎𝑥𝑥 + 𝑎𝑎2) = �𝑥𝑥2 + 𝑛𝑛(𝑎𝑎2 − 𝑎𝑎2𝑛𝑛�𝑥𝑥)

= 𝑛𝑛(𝑎𝑎2 − 𝑎𝑎 2𝑛𝑛∑ 𝑥𝑥 + (1

𝑛𝑛∑ 𝑥𝑥)

2− (1

𝑛𝑛∑ 𝑥𝑥)

2) + ∑𝑥𝑥2

= 𝑛𝑛(𝑎𝑎 − 1𝑛𝑛∑ 𝑥𝑥)2 − 1

𝑛𝑛(∑𝑥𝑥)2 + ∑𝑥𝑥2 므로 𝑎𝑎가 �̅�𝑥(= 1

𝑛𝑛∑ 𝑥𝑥)일 때 최소가 됨.

연습문제 3장

8. 다음의 표를 이용하여 각각의 확률을 구하라.

폐암(A) 비폐암(B)

흡연(S) 10 40

비흡연(N) 50 300

1) P(S) = 0.125

2) P(Sc) = 0.875

3) P(A) = 0.15

4) P(Ac) = 0.85

5) P(S∩A) = 0.025

6) P(S|A), P(S|B) = 0.167, 0.118

7) P(N∩Bc) =0.125

9. 사건 A와 사건 B는 독립이며, P(A)=0.3, P(B)=0.2이다. P(A∩B)를 구하라.

0.3× 0.2 =0.06

11. P(A)≠0, P(B)≠1인 경우, A⊂B라면 A와 B는 독립일 수 있는지 설명하라.

0< P(A) ≤P(B) <1 이므로, A와 B가 독립이라면 P(𝐴𝐴 ∩ 𝐵𝐵)= 𝑃𝑃(𝐴𝐴)𝑃𝑃(𝐵𝐵) 이고 0 < 𝑃𝑃(𝐴𝐴)𝑃𝑃(𝐵𝐵) <1이므

로 A와 B는 독립일 수 있다.

12. 다음 식의 참-거짓을 판단하라.

1) 𝑃𝑃(𝐴𝐴 ∩ 𝐶𝐶) = 𝑃𝑃(𝐶𝐶 ∩ 𝐴𝐴) : 참

2) 𝑃𝑃(𝐴𝐴 ∪ 𝐵𝐵) = 𝑃𝑃(𝐴𝐴) + 𝑃𝑃(𝐵𝐵) : 거짓

3) 𝑃𝑃(𝐷𝐷|𝐴𝐴) = 𝑃𝑃(𝐷𝐷) : 거짓

4) 𝑃𝑃(𝐷𝐷|𝐴𝐴) = 𝑃𝑃(𝐷𝐷 ∩ 𝐴𝐴) : 거짓

5) 𝑃𝑃(𝐴𝐴 ∩ 𝐵𝐵) = 𝑃𝑃(𝐴𝐴|𝐵𝐵)𝑃𝑃(𝐴𝐴) : 거짓

6) 𝑃𝑃(𝐴𝐴 ∩ 𝐵𝐵) = 𝑃𝑃(𝐴𝐴)𝑃𝑃(𝐵𝐵) : 거짓

7) 𝑃𝑃(𝐴𝐴) = 𝑃𝑃(𝐴𝐴 ∩ 𝐵𝐵) + 𝑃𝑃(𝐴𝐴 ∩ 𝐶𝐶), 단 𝑃𝑃(𝐴𝐴 ∪ 𝐵𝐵 ∪ 𝐶𝐶) = 1 : 거짓

13. WIN이 적혀 있는 공이 1개, LOSE가 적혀 있는 공이 4개 있다고 하자. A, B 두 사람이 공을 선택

하여 먼저 WIN을 뽑는 사람이 이긴다고 했을 때, A가 이길 확률을 구하라(단 A가 먼저 선택한

다).

1) 복원추출인 경우 0.2 + (0.8)2(0.2) + (0.8)4(0.2) + … = 0.2/1-(0.8)2 = 5/9

2) 비복원추출인 경우 1/5 + (4/5)(3/4)(1/3) + (4/5)(3/4)(2/3)(1/2) = 3/5

14. 주머니에 초록색 공 3개, 파란색 공 5개가 있다고 하자. 비복원추출로 구슬을 하나씩 뽑을 때,

첫 번째는 초록색이고, 두 번째는 파란색일 확률을 구하라.

(3/8) × (5/7) = 15/56

15. 그릇 A에는 3개의 빨간 칩과 7개의 파란 칩이 있다. 그릇 B에는 빨간 칩 8개, 파란 칩 2개가 있

다. 주사위를 던졌을 때 앞면이 5나 6이 나오면 A에서 하나의 칩을 선택하고, 그렇지 않으면 B

에서 하나의 칩을 선택한다. 빨간 칩이 뽑혔을 때, 그 칩이 A에서 뽑혔을 확률을 구하라.

𝑃𝑃(A) = 주사위를 던졌을 때 앞면이 5나 6이 나올 확률 (A에서 하나의 칩을 선택할 확률)

𝑃𝑃(B) = 주사위를 던졌을 때 앞면이 1~4 가 나올 확률 (B에서 하나의 칩을 선택할 확률)

𝑃𝑃(R) = 빨간 칩이 나올 확률

𝑃𝑃(A|R) = 𝑃𝑃(A∩𝑅𝑅)

𝑃𝑃(R) =

𝑃𝑃(R|A) × 𝑃𝑃(A) 𝑃𝑃(R|A) × 𝑃𝑃(A) + 𝑃𝑃(R|B) × 𝑃𝑃(B)

= 310 × 26

310 × 26 + 8

10 × 46 =

319

18. 다음 표를 이용하여 다음을 계산하라. *결핵 유병률을 a 라고 한다면,

검사/질병 유무 결핵 있음 결핵 없음

양성 120 7

음성 20 250

1) 민감도 120/(120+20)=0.86

2) 특이도 250/(7+250)=0.97

3) 양성예측도 0.86 × 𝑎𝑎

0.86 × 𝑎𝑎 + 0.03 ×(1− 𝑎𝑎)

4) 음성예측도 0.97 ×(1− 𝑎𝑎)0.97 ×(1− 𝑎𝑎) + 0.14 × 𝑎𝑎

연습문제 4장

14. 다음은 약물의 수와 약물 중독자의 빈도를 나타낸 표이다. 다음 물음에 답하라.

중독물질의 수 빈도

0

1

2

3

4

5

6

100

150

200

210

150

80

10

합계 900

3) 랜덤으로 선택한 사람이 5개의 중독 물질을 사용할 확률을 구하라. 80/900

4) 랜덤으로 선택한 사람이 3개 미만의 중독 물질을 사용할 확률을 구하라. 450/900

5) 랜덤으로 선택한 사람이 6개 초과의 중독 물질을 사용할 확률을 구하라. 0

6) 랜덤으로 선택한 사람이 2개 이상 5개 이하의 중독 물질을 사용할 확률을 구하라.

(200+210+150+80)/900

7) 도수분포를 이용하여 평균, 분산, 표준편차를 구하라.

(평균)=2.489, (분산)=2.25 , (표준편차)=1.5

※ 다음 연습문제에서 모집단의 크기 𝑁𝑁은 표본의 크기 𝑛𝑛에 비해 충분히 크다고 가정하자.

15. 고혈압을 앓고 있는 성인 비율은 20%라고 한다. 랜덤으로 20명의 성인을 추출했을 때 다음의

확률을 계산하라.

1) 고혈압 환자가 3명일 확률 0.2054

2) 고혈압 환자가 3명 이상일 확률 0.7939

3) 고혈압 환자가 3명 미만일 확률 0.2061

4) 고혈압 환자가 3명 이상, 7명 이하일 확률 0.7618

16. 연습문제 15의 가정이 만족된다고 가정하자. 20명의 표본을 뽑았을 때 기대되는 고혈압 환자의

수를 구하라.

E(X) = 𝑛𝑛 × 𝑝𝑝 = 20 × 0.2 = 4

17. 연습문제 15의 가정이 만족된다고 가정하자. 랜덤으로 5명의 성인을 선택했다고 가정했을 때,

다음의 확률을 계산하라.

1) 고혈압 환자가 0명일 확률 0.3277

2) 고혈압 환자가 1명 초과일 확률 0.2627

3) 고혈압 환자가 1명 이상, 3명 이하일 확률 0.6656

4) 고혈압 환자가 2명 이하일 확률 0.9421

5) 고혈압 환자가 5명일 확률 0.0003

18. 𝑝𝑝 = 0.8, 𝑛𝑛 = 3인 이항분포를 고려하자. (𝑝𝑝 + 𝑞𝑞)𝑛𝑛 = 1를 이항전개(binomial expansion)하였을 때,

이항전개된 식의 𝑖𝑖 + 1 번째 항은 성공이 𝑖𝑖번 일어날 확률과 같음을 확인하고, 이를 이용하여

∑ p(𝑖𝑖)𝑛𝑛𝑖𝑖=0 = 1임을 증명하라.

(𝑝𝑝 + 𝑞𝑞)𝑛𝑛 = �𝑛𝑛0�𝑝𝑝𝑛𝑛𝑞𝑞0 + �𝑛𝑛1�𝑝𝑝

𝑛𝑛−1𝑞𝑞1 + ⋯+ �𝑛𝑛𝑛𝑛�𝑝𝑝𝑛𝑛𝑞𝑞0=(𝑝𝑝 + 1 − 𝑝𝑝)𝑛𝑛=∑ p(𝑖𝑖)𝑛𝑛

𝑖𝑖=0 = 1

19. 울산의 공장에서 1년 평균 5건의 사고가 발생한다고 가정하자. 다음의 확률을 계산하라.

1) 1년 동안 7건의 사고가 발생할 확률 0.1044

2) 1년 동안 10건 이상의 사고가 발생할 확률 0.0318

3) 1년 동안 사고 발생하지 않을 확률 0.0067

4) 1년 동안 5건 미만의 사고가 발생할 확률 0.4405

20. 확률변수 𝑍𝑍는 표준정규분포를 따른다는 가정하에서 다음을 계산하라.

1) 확률변수 𝑍𝑍의 확률밀도함수에 대하여 𝑥𝑥 = 0과 𝑥𝑥 = 1.43, 𝑥𝑥축, 그리고 표준정규분포의 확률밀

도함수로 둘러싸인 영역의 면적을 구하라.

𝑃𝑃(0 ≤ 𝑍𝑍 ≤ 1.43)= 0.4236

2) 𝑍𝑍가 −2.87보다 크고 2.64보다 작을 확률을 구하라.

𝑃𝑃(−2.87 ≤ 𝑍𝑍 ≤ 2.64) = 0.9938

3) 𝑃𝑃(𝑍𝑍 ≥ 0.50) = 0.3085

4) 𝑃𝑃(𝑍𝑍 ≥ −0.45) = 0.6736

5) 𝑃𝑃(𝑍𝑍 < −2.35) = 0.0094

6) 𝑃𝑃(𝑍𝑍 < 2.35) = 0.9906

7) 𝑃𝑃(−1.96 ≤ 𝑍𝑍 ≤ 1.96) = 0.9500

8) 𝑃𝑃(−2.58 ≤ 𝑍𝑍 ≤ 2.58) = 0.9901

9) 𝑃𝑃(−1.65 ≤ 𝑍𝑍 ≤ 1.65) = 0.9011

21. 고등학교 2학년 여학생의 키는 평균 163, 표준편차 5인 정규분포를 따른다고 가정하자. 다음의

확률을 구하라.

1) 키가 168 이상일 확률 0.1587

2) 키가 158 미만일 확률 0.1587

3) 키가 158보다 크고 168보다 작을 확률 0.6827

4) 키가 153보다 크고 173보다 작을 확률 0.9545

22. 𝑋𝑋~𝑁𝑁(75, 625)라고 한다. 이때 다음의 확률을 구하라.

1) 𝑃𝑃(50 ≤ 𝑋𝑋 ≤ 100) 0.6827

2) 𝑃𝑃(𝑋𝑋 > 90) 0.2743

3) 𝑃𝑃(𝑋𝑋 < 60) 0.2743

4) 𝑃𝑃(𝑋𝑋 ≥ 85) 0.3446

5) 𝑃𝑃(30 ≤ 𝑋𝑋 ≤ 110) 0.8833

23. 어떠한 이항분포의 평균과 분산은 각각 20, 16이라고 한다. 이때 이항분포의 시행횟수와 성공 확

률을 구하라.

𝑛𝑛𝑝𝑝 = 20 , 𝑛𝑛𝑝𝑝(1 − 𝑝𝑝) = 16 이므로 𝑛𝑛 = 100, 𝑝𝑝 = 0.2

24. 정규분포를 따르는 확률변수 𝑋𝑋의 평균은 100, 표준편차는 15일 때, 다음을 만족하는 𝑘𝑘를 구하

라.

1) 𝑃𝑃(𝑋𝑋 ≤ 𝑘𝑘) = 0.0094 𝑘𝑘 = 64.7579

2) 𝑃𝑃(𝑋𝑋 ≥ 𝑘𝑘) = 0.1093 𝑘𝑘 = 118.4539

3) 𝑃𝑃(100 ≤ 𝑋𝑋 ≤ 𝑘𝑘) = 0.4778 𝑘𝑘 = 130.1544

4) 𝑃𝑃(𝜇𝜇 − 𝑘𝑘 ≤ 𝑋𝑋 ≤ 𝜇𝜇 + 𝑘𝑘) = 0.9660 𝑘𝑘 = 31.8011

연습문제 5장

4. 20~74세의 혈청콜레스테롤 평균은 204mg/dl이며, 표준편차는 대략 44mg/dl이라고 한다. 이 모집

단으로부터 50명의 표본을 추출하였을 때, 평균과 표준오차는 각각 무엇인가?

→ 표본평균: 204mg/dl

→ 표준오차: 44/√50=6.22mg/dl

5. 20~29세 여성의 혈청콜레스테롤 평균은 183mg/dl, 표준편차는 37mg/dl이라고 한다. 이 모집단으

로부터 60명의 여성을 표본으로 추출하였을 때, 다음의 확률을 구하라.

중심극한정리에 따라 X� ~ N(183,372/60)

1) 표본평균이 170보다 크고 195보다 작을 확률

P�170−18337√60

< z < 195−18337√60

� =0.9907

2) 표본평균이 175 미만일 확률

P�z < 175−18337√60

� = 0.0475

3) 표본평균이 190 이상일 확률

P�z ≥ 190−18337√60

� = 0.0708

6. 한 도시에서 진행된 연구에 따르면 60세 이상의 남성과 여성의 칼슘 수치의 평균과 표준편차는

다음과 같다고 한다.

평균 표준 편차

남자 797 482

여자 660 414

중심극한정리에 따라 N(797-660, 4822/40+4142/35)

1) 이 모집단으로부터 40명의 남성과 35명의 여성을 추출하였다. 이때 남성과 여성의 표본평균

차이가 100 이상일 확률은 얼마인가?

P�z ≥ 100−137482240 +482

240

� =0.65

2) 1)의 예에서 표본평균의 차이가 50 이상일 확률은 얼마인가?

P�z ≥ 50−137482240 +482

240

� = 0.84

7. 20~74세의 한국 성인의 45%는 비만이라고 가정하자. 이 모집단으로부터 성인 125명을 임의 추

출하였다. 이때 다음의 확률을 구하라.

1) 비만인 사람이 70% 이상일 확률 P( z ≥ 0.7−0.45

�0.45×0.55125

)

2) 비만인 사람이 70% 초과일 확률 P(z > 0.7−0.45

�0.45×0.55125

)

3) 비만인 사람이 90% 이상일 확률 P(z ≥ 0.9−0.45

�0.45×0.55125

)

4) 비만인 사람이 10% 미만일 확률 P(z < 0.1−0.45

�0.45×0.55125

)

8. 성인의 35%는 한 가지 이상의 만성 질환을 겪고 있다고 한다. 이 모집단으로부터 200명의 성인

을 추출하였을 때, 만성 질환을 가지고 있는 사람들이 80% 이상일 확률을 구하라.

P(z ≥ 0.8−0.35

�0.35×0.65200

)

9. A회사 노동자의 21%, B회사 노동자의 13%가 매년 1번 이상 병원을 찾는다고 한다. A회사 노동

자 100명, B회사 노동자 120명의 표본을 추출하였을 때, 다음의 확률을 구하라.

𝜎𝜎2𝑝𝑝�1−𝑝𝑝�2 = 0.21(1−0.21)100

+ 0.13(1−0.13)120

=0.0026, 𝜎𝜎 𝑝𝑝�1−𝑝𝑝�2 = 0.051

1) 표본 비율의 차이인 𝑃𝑃𝐴𝐴� − 𝑃𝑃𝐵𝐵�가 0.04와 0.2 사이가 될 확률

P(0.04−0.080.051

< z < 0.20−0.080.051

) = 0.77

2) 𝑃𝑃𝐴𝐴� − 𝑃𝑃𝐵𝐵�가 0.3 이상일 확률

P(z ≥ 0.30−0.080.051

) = 0

3) 𝑃𝑃𝐴𝐴� − 𝑃𝑃𝐵𝐵�가 0.1 이하일 확률

P(z ≤ 0.10−0.080.051

) = 0.65

4) 𝑃𝑃𝐴𝐴� − 𝑃𝑃𝐵𝐵�가 0.5일 확률

P(z = 0.50−0.080.051

) = 0

5) 𝑃𝑃𝐴𝐴� − 𝑃𝑃𝐵𝐵�가 0 이상일 확률

P(z ≥ 0−0.080.051

) = 0.94

10. 20~39세 남성의 체내 철분 보유량의 평균은 18mg이고, 표준 편차 10mg라고 한다. 이 모집단으

로부터 120명의 남성을 뽑았을 때 체내 철분 보유량의 표본평균이 19mg 이상일 확률을 구하라.

P(z ≥ 19−1810√120

) = 0.1367

11. 65세 이상 남성의 암 발생 비율은 23%라고 한다. 250명의 남성 중에서 암이 발생한 남성의 비

율이 20% 미만일 확률을 구하라.

P(z < 0.20−0.23

�0.23(1−0.23)250

) = 0.1298

12. 두 모집단의 평균은 같고 모분산은 각각 𝜎𝜎12 = 100, 𝜎𝜎22 = 80이라고 한다. 두 모집단으로부터

각각 40, 60개의 표본을 뽑았을 때, 𝑥𝑥1��� − 𝑥𝑥2���가 8보다 크거나 같을 확률을 구하라.

P�z ≥ 8−0

�10040 +

8060

�

연습문제 6장

12. 15명의 남성의 체중은 다음과 같다고 한다.

75, 65, 60, 74, 75, 70, 68, 71, 83, 68, 65, 67, 73, 72, 65

남성의 체중은 정규분포를 따른다는 가정하에서 모평균의 95% 신뢰구간을 구하라.

t0.975, df=14=2.1448

(66.96, 73.17)

13. 150명의 천식환자 중에서 30%가 진드기 알레르기 검사에 양성 반응을 보였다. 모비율의 95%

신뢰구간을 구하라.

(0.23,0.37)

14. 공장의 안전성을 조사하기 위하여 80개의 공장을 조사한 결과, 25개의 공장이 ‘위험’ 등급을 받

았다고 한다. ‘위험’ 등급에 해당하는 공장의 모비율의 95% 신뢰구간을 구하라.

(0.21, 0.41)

15. 14번 문제에서 95% 신뢰구간의 길이가 0.05 이하가 되기 위해 필요한 표본의 최소 크기를 추정

하라.

1321명

16. 500명의 성인을 대상으로 가장 최근에 병원을 방문한 이유를 조사하였다. 210명의 남성 중에서

42명이 건강검진을 목적으로 방문했다고 답하였다. 또한 290명의 여성 중에서 140명이 건강검

진을 목적으로 방문했다고 답하였다. 두 모비율의 차에 대한 95% 신뢰구간을 구하라.

𝑝𝑝남성 − 𝑝𝑝여성 : (-0.36, -0.20)

𝑝𝑝여성 − 𝑝𝑝남성 : (0.20, 0.36)

17. 다음의 종양의 크기를 조사한 결과이다.

종양의 종류 𝑛𝑛 �̅�𝑥 𝑠𝑠

A 20 3.75cm 1.90cm

B 15 2.70cm 1.75cm

두 모평균의 차이에 대한 95% 신뢰구간을 구하라.

종양 A,B 모분산이 같을 경우: (-0.23, 2.33)

종양 A,B 모분산이 다를 경우: (-0.17, 2.27)

18. 알레르기 환자 200명 중 180명은 신약을 먹은 후 알레르기 증상이 호전되었다고 한다. 모비율

의 90% 신뢰구간을 구하라.

(0.87, 0.93)

19. 다리에 울혈성궤양이 있는 환자를 60명씩 랜덤으로 뽑아 두 집단에 서로 다른 치료약을 처방하

였다. 두 집단의 표본평균과 표본표준편차는 다음과 같다.

치료약 �̅�𝑥 𝑠𝑠

A 85 25

B 115 30

두 모평균의 차이에 대한 95% 신뢰구간을 구하라.

𝜇𝜇𝐴𝐴 − 𝜇𝜇𝐵𝐵: (-39.88, -20.12)

𝜇𝜇𝐵𝐵 − 𝜇𝜇𝐴𝐴 27T: (20.12, 39.88)

20. 초등학교 1학년 학생 10명의 몸무게는 다음과 같다고 한다.

20.5, 24.8, 21.3, 22.7, 18.2, 31.6, 25.4, 21.9, 19.7, 22.2

모집단은 정규분포를 따른다고 알려져 있을 때, 모평균의 95% 신뢰구간을 구하라.

(20.14, 25.52)

21. 중학교 1학년 학생들을 대상으로 2개의 독립 표본을 뽑아 구강 내 산도(pH)를 측정하였다. A 집

단은 충치가 없는 학생들의 집합이고, B 집단은 충치가 많은 학생들의 집합이다. 측정 결과는 다

음과 같다.

A: 7.04, 7.12, 7.51, 7.88, 7.25, 7.26, 7.85, 7.14, 7.96, 7.57, 7.92, 7.37, 7.66, 7.62, 7.65

B: 7.16, 7.05, 7.09, 7.31, 7.14, 7.25, 7.32, 7.47, 7.74, 7.10, 7.35, 7.19

등분산을 가정했을 때, 두 모평균의 차에 대한 90% 신뢰구간을 구하라.

1) 𝜇𝜇𝐴𝐴 − 𝜇𝜇𝐵𝐵: (7.52-7.26)±𝑡𝑡0.95,𝑑𝑑𝑑𝑑=25 × �0.262

15+ 0.262

12 = (0.08, 0.43)

2) 𝜇𝜇𝐵𝐵 − 𝜇𝜇𝐴𝐴 27T: 위와 같은 방식으로 구하시면 됩니다.

22. 불면증을 겪는 12명의 환자에게 약물 A, 그리고 또 다른 불면증 환자 16명에게는 약물 B를 처

방하였다. 약물을 처방한 다음 날 수면시간은 다음과 같다.

A: 4.0, 5.2, 4.2, 5.9, 16.8, 3.5, 3.0, 6.4, 6.8, 3.6, 6.9, 5.7

B: 5.0, 11.2, 11.6, 3.5, 5.3, 3.5, 6.2, 6.6, 7.1, 6.4, 4.5, 5.1, 3.2, 4.7, 4.5, 3.0

등분산을 가정했을 때, 두 모평균의 차에 대한 95% 신뢰구간을 구하라.

1) (6-5.71)±𝑡𝑡0.975,𝑑𝑑𝑑𝑑=26 × �3.062

12+ 3.062

16 = (-2.12, 2.69)

2) 𝜇𝜇𝐵𝐵 − 𝜇𝜇𝐴𝐴 27T: 위와 같은 방식으로 구하시면 됩니다.