공업수학: 벼락치기 팩

공식 모음, 모든 주제의 핵심 풀이 단계, 연습 문제 20개가 들어 있으며 전체 풀이는 맨 뒤에 있습니다.

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1공식과 풀이 방법

극한

직접 대입
먼저 x = a를 대입해 보고, 0/0이 나오면 식을 간단히 하세요
인수분해 후 약분
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
켤레식
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
무한대에서의 극한
x의 최고차항으로 나누세요. 차수가 같으면 최고차항 계수의 비가 됩니다
특수 극한
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
로피탈 정리
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

도함수

거듭제곱 미분법
(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
곱의 법칙
(uv)′ = u′v + uv′
몫의 미분법
(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
연쇄 법칙
f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
주요 도함수
(eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

방법

  1. 구조를 파악하세요: 합, 곱, 몫, 또는 합성.
  2. x의 각 거듭제곱에 거듭제곱 법칙을 적용하세요.
  3. 필요한 곳에 곱의 법칙, 몫의 법칙, 연쇄 법칙을 쓰세요.
  4. 간단히 하고, 문제에서 요구하면 해당 점에서 값을 구하세요.

적분

거듭제곱 미분법
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
정적분
∫ab f dx = F(b) − F(a)
주요 적분
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
곡선 사이의 넓이
∫ab (f − g) dx

방법

  1. 가능하면 피적분 함수를 간단한 항들의 합으로 다시 쓰세요.
  2. 거듭제곱 법칙 ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1)과 ex, 1/x, sin, cos의 기본 적분을 적용하세요.
  3. 함수와 그 도함수가 함께 보이면 치환을 쓰세요.
  4. 정적분은 F(b) − F(a)를 계산하세요.

복소수

직각 형식
z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
절댓값과 편각
|z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
극형식과 지수 형식
z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ
나눗셈
z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
곱과 몫
r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
드무아브르
(r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
n제곱근
zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
p² < 4q인 이차방정식
z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

방법

  1. 연산에 맞는 형식을 고르세요: 덧셈과 뺄셈에는 직각 형식 a + jb, 곱셈, 나눗셈, 거듭제곱, 거듭제곱근에는 극형식 r∠θ.
  2. 곱셈은 j² = −1로 전개하고, 나눗셈은 분자와 분모에 분모의 켤레복소수를 곱하세요.
  3. r = √(a² + b²)로, θ는 점의 스케치(사분면 확인)로 변환하고, a = r cos θ, b = r sin θ로 되돌리세요.
  4. 거듭제곱에는 드무아브르 (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ를 쓰고, zⁿ = R∠φ는 n개의 근 R1/n∠((φ + 360°k)/n)을 모두 나열하세요.

미분방정식

지수적 성장/감소
dy/dt = ky → y = y0ekt
반감기
k = ln 2 / t½
뉴턴의 냉각 법칙
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
적분 인자
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
혼합 탱크
dm/dt = r·c − (r/V)·m

행렬과 행렬식

2×2 행렬식
det = ad − bc
2×2 역행렬
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
제품
(AB)ij = Σk AikBkj
고윳값
det(A − λI) = 0
크라메르 공식
xi = det(Ai)/det(A)

벡터: 내적과 외적

크기
|a| = √(ax² + ay² + az²)
단위 벡터
û = a/|a|
각도에서 성분 구하기
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
내적
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
a를 b 위에 투영한 스칼라 투영
a·b/|b|
일
W = F·d
외적
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
넓이
평행사변형 |a × b|, 삼각형 ½|a × b|
O에 대한 모멘트
MO = r × F, r = A − O
평행육면체의 부피
V = |a·(b × c)|

방법

  1. 모든 벡터를 성분으로 쓰세요. 크기와 각도로 주어진 힘은 F·cos θ와 F·sin θ를 쓰세요.
  2. 길이와 방향에는 크기 √(x² + y² + z²)와 단위 벡터 a/|a|를 쓰세요.
  3. 각도, 투영, 수직 여부, 일에는 내적을 쓰세요: a·b = |a||b|cos θ.
  4. 수직 벡터, 넓이, 모멘트에는 외적을 쓰세요. 세 성분을 조심스럽게 쓰고 순서 a × b를 지키세요.

확률

여사건
P(not A) = 1 − P(A)
덧셈 정리
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
독립 사건
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
조건부 확률
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
이항분포
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

기술통계

평균
x̄ = Σx/n
표본 표준편차
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
중앙값
정렬한 데이터의 가운데 값
z 점수
z = (x − μ)/σ
정규분포
±1σ 안에 68%, ±2σ 안에 95%

정규분포

z 점수
z = (x − μ)/σ
x 미만
P(X < x) = Φ(z)
x 초과
P(X > x) = 1 − Φ(z)
두 값 사이
Φ(z2) − Φ(z1)
백분위수
x = μ + z·σ

방법

  1. 값을 z 점수로 바꾸세요: z = (x − μ)/σ.
  2. z 왼쪽의 넓이인 Φ(z)를 표에서 찾으세요.
  3. 오른쪽 넓이는 1 − Φ(z)를 쓰고, 구간은 두 왼쪽 넓이를 빼세요.
  4. 백분위수는 거꾸로 구하세요: 넓이에 해당하는 z를 찾은 다음 x = μ + z·σ.

2연습 문제

1.극한보통
xyy = L

극한 L = limx→∞ (−x3 + 2x − 7)/(3x3 + 2x + 9)을(를) 구하세요.

f(x) = (−x3 + 2x − 7)/(3x3 + 2x + 9)x → ∞
L =
2.극한어려움
xyx = 0

극한 L = limx→0 (1 − cos 4x)/(x²)을(를) 구하세요. x의 단위는 라디안입니다.

f(x) = (1 − cos 4x)/(x²)x → 0
L =
3.도함수보통
xyx = 1.5

f(x) = x·sin(x)이라 합시다(x는 라디안). f′(1.5)를 구하세요.

f(x) = x·sin(x)x = 1.5 rad
f′(1.5) =
4.도함수어려움
xyx = 3

x = 3에서 f(x) = x2 − 5x + 2의 접선은 y축과 y = b에서 만납니다. b를 구하세요.

f(x) = x2 − 5x + 2x = 3
b =
5.적분보통
xy11.5y = x ln x

I = ∫₁1.5 x·ln x dx을(를) 계산하시오.

∫₁1.5 x ln x dx
I =
6.적분어려움
xyy = x2​y = x

y = x2과 y = x로 둘러싸인 영역의 넓이 A를 구하세요.

y = x2y = x
A =
7.복소수보통
ReIm22−2−244−4−466−6−6θz

z = 6 + j2을(를) 지수 형식 r·ejθ으로 쓰시오. θ을(를) −π와 π 사이의 라디안으로 구하시오.

z = 6 + j2
θ = rad
8.복소수어려움
ReIm22−2−244−4−466−6−6z₀z₁

n = 2, w = 36∠45°일 때 zⁿ = w의 근은 zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1이다. z₀의 편각을 −180°와 180° 사이의 도 단위로 구하시오.

w = 36∠45°n = 2k = 0
θ₀ = °
9.미분방정식보통
tyy(0) = 3y(0.5) = ?

y(0) = 3, y′(0) = 1일 때 y″ + 4y′ + 4y = 0을(를) 푸시오. y(0.5)을(를) 구하시오.

y″ + 4y′ + 4y = 0y(0) = 3y′(0) = 1
y(0.5) =
10.미분방정식어려움
tyK = 2ymax​ = ?

시스템이 t ≥ 0에서 y″ + 4y′ + 13y = 26을 따르며 정지 상태에서 출발합니다: y(0) = 0, y′(0) = 0. 계단 응답의 최댓값 ymax을(를) 구하시오.

y″ + 4y′ + 13y = 26y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
11.행렬과 행렬식보통
A =150−1B =20−2−1

주어진 행렬에 대해 C = AB라 합시다. 성분 c22(2행 2열)를 구하세요.

A = [1 5; 0 −1]B = [2 0; −2 −1]
c22 =
12.행렬과 행렬식어려움
A =−5−6−45b =95

연립방정식 −5x − 6y = 9, −4x + 5y = 5을 푸세요. x를 구하세요.

−5x − 6y = 9−4x + 5y = 5
x =
13.벡터: 내적과 외적보통
xyzdFAB

일정한 힘 F = (0, 5, −5) N이 물체에 작용하는 동안, 물체가 점 A(−5, −3, 5)에서 점 B(5, 3, 0)까지 직선으로 움직인다. 좌표의 단위는 미터이다. 이 힘이 한 일 W을(를) 구하시오.

F = (0, 5, −5) NA(−5, −3, 5) mB(5, 3, 0) m
W = J
14.벡터: 내적과 외적어려움
xyzABC

꼭짓점이 A(1, 0, −3), B(−3, 1, −1), C(−3, 2, −1)인 삼각형의 넓이 A을(를) 구하시오. 좌표의 단위는 미터이다.

A(1, 0, −3)B(−3, 1, −1)C(−3, 2, −1)
A = m²
15.확률보통
xp(x)10.120.130.340.1550.35μ = 3.55

표의 분포에 대해 X의 분산 Var(X)을(를) 구하시오.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0.1, 0.1, 0.3, 0.15, 0.35
Var(X) =
16.확률어려움
n = 9, p = 0.7: P(X ≤ 1) = ?k0123456789

부품 9개를 시험하며, 각 부품은 독립적으로 확률 0.7로 고장 납니다. 고장이 많아야 하나일 확률 P는 얼마일까요?

n = 9p = 0.7
P =
17.기술통계보통
10152025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 10, 57, 15, 45, 28, 52.

n = 6
s =
18.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 70, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 66보다 작은 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 70σ = 8x = 66
P =
19.정규분포보통
442572P = ?

배터리 수명은(는) 평균 500 h, 표준편차 40 h인 정규분포를 따릅니다. 442에서 572 h 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 500σ = 40x1 = 442x2 = 572
P =
20.정규분포어려움
0.05 mm0D − d?

구멍 지름 D는 평균 25.05 mm, 표준편차 0.02 mm인 정규분포를 따릅니다. 축 지름 d는 독립이며 평균 25 mm, 표준편차 0.02 mm인 정규분포를 따릅니다. 무작위로 고른 축은 D − d > 0일 때 끼워집니다. 끼워질 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

구멍: μ = 25.05 mm, σ = 0.02 mm축: μ = 25 mm, σ = 0.02 mm
P =

3용액

1.극한

답: L = −0.3333

극한: 먼저 직접 대입해 보세요. 0/0이 나오면 먼저 식을 간단히 하세요: 인수분해해서 공통인수를 약분하거나, 켤레식을 곱합니다. x → ∞일 때는 분자와 분모를 x의 최고차항으로 나눕니다. 로피탈 정리: f/g가 0/0 또는 ∞/∞ 꼴이면 lim f/g = lim f′/g′이며, 분자와 분모를 (몫의 미분법이 아니라) 각각 따로 미분합니다.

최고차항으로 나누기

(−1 + 2/x2 + (−7)/x3)/(3 + 2/x2 + 9/x3)

x → ∞

L = −1/3 = −0.3333

답

L = −0.3333

차수가 같으면 극한은 최고차항 계수의 비입니다.

2.극한

답: L = 8

극한: 먼저 직접 대입해 보세요. 0/0이 나오면 먼저 식을 간단히 하세요: 인수분해해서 공통인수를 약분하거나, 켤레식을 곱합니다. x → ∞일 때는 분자와 분모를 x의 최고차항으로 나눕니다. 로피탈 정리: f/g가 0/0 또는 ∞/∞ 꼴이면 lim f/g = lim f′/g′이며, 분자와 분모를 (몫의 미분법이 아니라) 각각 따로 미분합니다.

첫 번째 적용

4·sin 4x/(2x) → 0/0

두 번째 적용

16·cos 4x/2

x = 0 대입

L = 16/2 = 8

답

L = 8
3.도함수

답: f′(1.5) = 1.104

미분: 도함수 f′(x)는 x에서 그래프의 기울기입니다. 거듭제곱 법칙: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. 곱의 법칙: (uv)′ = u′v + uv′. 연쇄 법칙: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). f′(x) = 0인 곳에서 그래프의 접선은 수평이며, 극대·극소·안장점 중 하나입니다.

곱의 법칙과 연쇄 법칙

f′(x) = sin(x) + x·cos(x)

대입하기

f′(1.5) = 0.9975 + 1.5·0.07074 = 1.104

답

f′(1.5) = 1.104
4.도함수

답: b = −7

미분: 도함수 f′(x)는 x에서 그래프의 기울기입니다. 거듭제곱 법칙: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. 곱의 법칙: (uv)′ = u′v + uv′. 연쇄 법칙: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). f′(x) = 0인 곳에서 그래프의 접선은 수평이며, 극대·극소·안장점 중 하나입니다.

접점과 기울기

f(3) = −4
f′(x) = 2x − 5 → f′(3) = 1

x = 0에서의 접선 값

b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −4 − 1·3 = −7

답

b = −7
5.적분

답: I = 0.1436

부분적분: ∫u·dv = u·v − ∫v·du이며, 곱의 미분법에서 나옵니다. u는 미분하면 더 간단해지는 인수(x의 거듭제곱 또는 ln x)로, dv는 적분할 수 있는 인수(eˣ, sin x, cos x, 또는 u = ln x일 때의 x)로 고르세요. 정적분에서는 u·v를 양 끝에서 계산합니다: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. x² 인수는 두 번 적용해야 합니다.

u와 dv 고르기

u = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2

원시함수

∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4

극한

(1.125·ln 1.5 − 0.5625) − (0 − 0.25) = 0.1436

답

I = 0.1436
6.적분

답: A = 0.1667

정적분: ∫ₐᵇ f(x) dx는 a부터 b까지 그래프와 x축 사이의 부호 있는 넓이입니다. 원시함수 F(F′ = f)를 구하고 F(b) − F(a)를 계산합니다. 거듭제곱 법칙: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). 두 곡선 사이의 넓이는 ∫(위 − 아래) dx입니다.

교점

x2 = x → x = 0, x = 1

위에서 아래를 빼서 적분하기

A = [0.5x2 − 0.3333x3]01 = 0.1667

답

A = 0.1667
7.복소수

답: θ = 0.3218 rad

극형식: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ이며 r = |z|, θ = arg z입니다. 직각 형식으로 되돌리면 a = r cos θ, b = r sin θ입니다. 편각은 사분면을 따져야 합니다. θ = atan(b/a)는 a > 0일 때만 맞고, a < 0이면 180°를 더하거나 뺍니다. 극형식에서는 곱셈이 쉽습니다. 절댓값을 곱하고 편각을 더하며, 나눗셈은 절댓값을 나누고 편각을 뺍니다.

절댓값

r = √(36 + 4) = 6.325

라디안 단위의 편각

θ = 18.43° = 18.43·π/180 = 0.3218 rad

지수 형식

z = 6.325·ej0.3218

답

θ = 0.3218 rad
8.복소수

답: θ₀ = 22.5 °

드무아브르와 거듭제곱근: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. 방정식 zⁿ = R∠φ는 정확히 n개의 근을 가지며, 모두 절댓값이 R1/n이고 편각은 k = 0, 1, …, n − 1에 대해 (φ + 360°·k)/n입니다. 근들은 원 위에 360°/n 간격으로 고르게 놓입니다. p² < 4q인 이차방정식 z² + pz + q = 0은 복소수 근 z = −p/2 ± j√(q − p²/4)를 가지며, 실수 계수 다항식의 복소수 근은 항상 켤레 쌍 a ± jb로 나타납니다.

근의 절댓값

361/2 = 6

근의 편각

θ₀ = (45° + 360°·0)/2 = 22.5°

편각

θ₀ = 22.5°

답

θ₀ = 22.5°

2개의 근이 반지름 6인 원 위에 180° 간격으로 놓입니다.

9.미분방정식

답: y(0.5) = 2.391

2계 선형 방정식: y″ + b·y′ + c·y = 0에서 y = ert를 시도하면 특성방정식 r² + b·r + c = 0을 얻습니다. 서로 다른 두 실근 r₁ ≠ r₂이면 y = A·er₁t + B·er₂t(과감쇠), 중근 r이면 y = (A + Bt)·ert(임계감쇠), 복소근 −α ± jω이면 y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt)(부족감쇠, 진동)입니다. 초기값 y(0)과 y′(0)이 A와 B를 정합니다. y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0으로 쓰면 ωn은 고유 진동수, ζ는 감쇠비이며, ζ < 1이면 진동합니다. 입력이 일정한 y″ + by′ + cy = c·K의 해는 정상값 K에 자유 응답을 더한 것입니다.

중근

(r + 2)² = 0 → r = −2

상수

A = y(0) = 3
y′(0) = B − 2A → B = 1 + 6 = 7

계산하기

y(0.5) = (3 + 7·0.5)·e−1 = 2.391

답

y(0.5) = 2.391
10.미분방정식

답: ymax = 2.246

2계 선형 방정식: y″ + b·y′ + c·y = 0에서 y = ert를 시도하면 특성방정식 r² + b·r + c = 0을 얻습니다. 서로 다른 두 실근 r₁ ≠ r₂이면 y = A·er₁t + B·er₂t(과감쇠), 중근 r이면 y = (A + Bt)·ert(임계감쇠), 복소근 −α ± jω이면 y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt)(부족감쇠, 진동)입니다. 초기값 y(0)과 y′(0)이 A와 B를 정합니다. y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0으로 쓰면 ωn은 고유 진동수, ζ는 감쇠비이며, ζ < 1이면 진동합니다. 입력이 일정한 y″ + by′ + cy = c·K의 해는 정상값 K에 자유 응답을 더한 것입니다.

정상값과 근

yss = 2, r = −2 ± 3j

초기값으로부터 구한 상수

y(0) = 2 + A = 0 → A = −2
y′(0) = −2A + 3B = 0 → B = −1.333

최고점

t = π/3 = 1.047
ymax = 2·(1 + e−2·π/3) = 2.246

답

ymax = 2.246
11.행렬과 행렬식

답: c22 = 1

행렬: 2×2 행렬의 행렬식은 ad − bc입니다. 3×3은 한 행을 따라 전개합니다: 각 성분에 그 행과 열을 지우고 남은 2×2 행렬의 행렬식을 곱하고, 부호는 + − +로 번갈아 붙입니다. 고윳값 λ는 det(A − λI) = 0을 만족하며, 2×2에서는 λ² − (대각합)·λ + det = 0입니다.

행 × 열

c22 = 0·0 + (−1)·(−1) = 1

답

c22 = 1
12.행렬과 행렬식

답: x = −1.531

행렬: 2×2 행렬의 행렬식은 ad − bc입니다. 3×3은 한 행을 따라 전개합니다: 각 성분에 그 행과 열을 지우고 남은 2×2 행렬의 행렬식을 곱하고, 부호는 + − +로 번갈아 붙입니다. 고윳값 λ는 det(A − λI) = 0을 만족하며, 2×2에서는 λ² − (대각합)·λ + det = 0입니다.

계수 행렬의 행렬식

det A = (−5)·5 − (−6)·(−4) = −49

x 열 바꾸기

det Aₓ = 9·5 − (−6)·5 = 75
x = 75/(−49) = −1.531

답

x = −1.531
y = −0.2245
13.벡터: 내적과 외적

답: W = 55 J

Dot product: a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.

변위

d = B − A = (5, 3, 0) − (−5, −3, 5) = (10, 6, −5) m

일

W = F·d = 0·10 + 5·6 + (−5)·(−5) = 55 J

답

W = 55 J
14.벡터: 내적과 외적

답: A = 2.236 m²

Cross product: a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.

변 벡터

AB = B − A = (−4, 1, 2)
AC = C − A = (−4, 2, 2)

외적

(AB × AC)x = AByACz − ABzACy = 1·2 − 2·2 = −2
(AB × AC)y = ABzACx − ABxACz = 2·(−4) − (−4)·2 = 0
(AB × AC)z = ABxACy − AByACx = (−4)·2 − 1·(−4) = −4
|AB × AC| = √((−2)² + 0² + (−4)²) = 4.472

삼각형의 넓이

A = ½·4.472 = 2.236 m²

답

A = 2.236 m²
15.확률

답: Var(X) = 1.748

이산 확률변수: 확률분포는 변수가 가질 수 있는 모든 값 x와 그 확률 p(x)를 나열합니다. 확률은 0과 1 사이이며 합이 1입니다. 기댓값(평균)은 E(X) = Σx·p(x)로, 장기적인 평균입니다. 분산은 Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²이고, 표준편차는 σ = √Var(X)입니다. 일차 변환 Y = aX + b에서는 E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X), σY = |a|·σX입니다. 상수를 더해도 퍼짐은 변하지 않습니다.

평균

μ = 1·0.1 + 2·0.1 + 3·0.3 + 4·0.15 + 5·0.35 = 3.55

제곱의 평균

E(X²) = 1·0.1 + 4·0.1 + 9·0.3 + 16·0.15 + 25·0.35 = 14.35

분산

Var(X) = 14.35 − 3.55² = 1.748

답

Var(X) = 1.748
16.확률

답: P = 0.000433

확률: 결과가 모두 같은 정도로 일어날 때 P(A) = 유리한 경우의 수/전체 경우의 수. 독립 사건은 곱합니다: P(A 그리고 B) = P(A)·P(B). 여사건이 자주 도움이 됩니다: P(적어도 하나) = 1 − P(하나도 없음). 이항분포: 성공 확률 p인 독립 시행 n번에서 P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

고장 0개와 1개

P(X = 0) = 0.39 = 1.968 × 10⁻⁵
P(X = 1) = 9·0.7·0.38 = 0.0004133

더하기

P = 1.968 × 10⁻⁵ + 0.0004133 = 0.000433

답

P = 0.000433
17.기술통계

답: s = 19.73

기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.

평균

x̄ = 207/6 = 34.5

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−24.5)² + 22.5² + (−19.5)² + 10.5² + (−6.5)² + 17.5² = 1946

표준편차

s = √(1946/5) = 19.73

답

s = 19.73
18.기술통계

답: P = 0.3085

기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.

표준화하기

z = −0.5

표준정규분포표

Φ(−0.5) = 0.3085
P = 0.3085

답

P = 0.3085
19.정규분포

답: P = 0.8905

정규분포: 값 x를 z점수 z = (x − μ)/σ로 바꾸면 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지 알 수 있습니다. z표(또는 Φ(z))는 z 왼쪽의 넓이, 즉 P(X < x)를 줍니다. 오른쪽 넓이는 1 − Φ(z)이고, 두 값 사이의 넓이는 두 넓이의 차입니다.

z점수

z₁ = (442 − 500)/40 = −1.45
z₂ = (572 − 500)/40 = 1.8

사이의 넓이

P = Φ(1.8) − Φ(−1.45) = 0.9641 − 0.07353 = 0.8905

답

P = 0.8905
20.정규분포

답: P = 0.9616

정규 변수의 합과 차: X와 Y가 독립이고 정규분포를 따르면 X + Y와 X − Y도 정규분포를 따릅니다. 평균은 더하거나 뺍니다: E(X ± Y) = μX ± μY. 분산은 차일 때도 항상 더합니다: Var(X ± Y) = σX² + σY²이므로 σ = √(σX² + σY²)입니다. 표준편차를 직접 더해서는 안 됩니다. 같은 분포를 따르는 독립인 n개 항목의 합은 평균 n·μ, 표준편차 σ·√n입니다. 그다음 평소처럼 표준화하여 z = (x − 평균)/σ를 구하고 Φ(z)를 읽습니다.

차의 분포

μ = 25.05 − 25 = 0.05 mm, σ = 0.02828 mm

표준화하기

z = (0 − 0.05)/0.02828 = −1.77

확률

P = 1 − Φ(−1.77) = 0.9616

답

P = 0.9616

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