UNIT 10
평균·분산·표준편차
평균은 분포의 중심, 분산과 표준편차는 그 중심에서 퍼진 정도를 보여 줍니다.
이 단원을 마치면
- 확률분포의 평균과 분산을 계산한다.
- 분산과 표준편차의 차이를 설명한다.
- aX+b의 평균·분산·표준편차를 구한다.
평균은 확률을 가중치로 한 중심
E(X)는 각 값에 그 값의 확률을 곱하여 더한 값입니다. 단순히 가능한 값들의 평균을 구하는 것은 각 확률이 같을 때만 맞습니다. 기댓값은 장기간 같은 실험을 반복할 때 평균을 설명하며, 실제로 나올 수 없는 값일 수도 있습니다.
주사위 눈의 기댓값은 3.5지만 3.5라는 눈은 없습니다.
흩어진 정도를 제곱으로 모으기
편차 X−E(X)를 그대로 평균내면 양수와 음수가 상쇄됩니다. 분산 V(X)는 편차 제곱의 평균입니다. 계산할 때는 E(X²)−{E(X)}²를 이용할 수 있습니다. 표준편차는 분산의 음이 아닌 제곱근이며 X와 단위가 같습니다.
평균이 같아도 분산은 다를 수 있습니다. 분산은 항상 0 이상입니다.
이동과 확대의 효과
Y=aX+b이면 모든 값이 b만큼 평행이동하고 a배 확대되거나 반사됩니다. 평균은 aE(X)+b, 분산은 a²V(X), 표준편차는 |a|σ(X)입니다. 상수를 더해도 퍼진 정도는 바뀌지 않습니다.
a가 음수라도 표준편차는 음수가 되지 않습니다.
확률분포의 균형점
다섯 값의 가중치를 바꾸면 정규화된 확률과 평균·분산을 계산합니다.
해 볼 것 · 평균을 2로 유지하면서 분산을 크게 만들어 보세요. 중심보다 양 끝에 확률을 놓으면 어떤 일이 생기나요?
풀이 예제
X=0,1,2의 확률이 1/4,1/2,1/4일 때 평균과 분산은?
▸ 풀이 보기
- E(X)=0×1/4+1×1/2+2×1/4=1입니다.
- E(X²)=0+1×1/2+4×1/4=3/2입니다.
- V(X)=3/2−1²=1/2입니다.
답: E(X)=1, V(X)=1/2
게임 순이익 X가 2000원일 확률 1/4, −1000원일 확률 3/4이다. 평균 순이익은?
▸ 풀이 보기
- 이익과 손실의 부호를 그대로 씁니다.
- E(X)=2000×1/4+(−1000)×3/4=−250입니다.
- 기댓값은 한 번의 결과를 보장하는 값이 아닙니다.
답: −250원
E(X)=50, V(X)=9이다. Y=2X+10의 평균·분산·표준편차는?
▸ 풀이 보기
- 평균은 2×50+10=110입니다.
- 분산은 2²×9=36입니다.
- 표준편차는 √36=6입니다.
답: 110, 36, 6
A는 0,2를 각각 1/2로, B는 −1,3을 각각 1/2로 갖는다. 분산을 비교하자.
▸ 풀이 보기
- 둘의 평균은 모두 1입니다.
- A의 평균에서의 거리는 모두 1이므로 분산은 1입니다.
- B의 평균에서의 거리는 모두 2이므로 분산은 4입니다.
답: V(A)=1, V(B)=4: B가 더 넓게 퍼져 있습니다.
- E(X²)와 {E(X)}²는 다릅니다.
- 확률분포의 분산 공식과 표본 데이터의 불편분산 공식을 혼동하지 않습니다.
한 장 요약
- 평균 —
E(X) = Σ{x × P(X=x)} - 분산 —
V(X) = E(X²) − {E(X)}² - 표준편차 —
σ(X) = √V(X) - 선형변환 —
E(aX+b)=aE(X)+b, V(aX+b)=a²V(X)
교육과정 · 2022 개정 교육과정 · 성취기준 12확통03-02 (원본 표기)
Practice
문제 풀기 10문제
- Q1기본
X=0,1의 확률이 각각 0.7,0.3이다. E(X)는?
답 - Q2기본
X=1,3의 확률이 각각 1/2이다. E(X)는?
답 - Q3기본
X=1,3의 확률이 각각 1/2이다. V(X)는?
답 - Q4기본
E(X)=4, E(X²)=21이다. V(X)는?
답 - Q5기본
E(X)=3일 때 E(2X−5)는?
답 - Q6기본
V(X)=4일 때 V(3X+7)는?
답 - Q7실력
σ(X)=5일 때 σ(−2X+1)는?
답 - Q8기본
X가 항상 7이다. V(X)는?
답 - Q9실력
X=0,2,4의 확률이 각각 1/4,1/2,1/4이다. V(X)는?
답 - Q10실력
게임의 순이익이 5000원일 확률 0.2, −1000원일 확률 0.8이다. 평균 순이익(원)은?
답
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지금 기본 판2026 · Codex Astra 6 판
확률통계#2026#codex-astra-6
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- astra-6
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- 2026-10-03
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