기댓값(Expected Value)란?

확률적으로 정해지는 양이 평균으로서 취하는 값. 취할 수 있는 값 각각에 그 값이 나올 확률을 곱해서 모두 더하여 구한다. 예를 들어 주사위 눈의 기댓값은 (1 + 2 + … + 6) ÷ 6 = 3.5이다. 합의 기댓값은 기댓값의 합이 된다(기댓값의 선형성)는 성질이 있으며, 서로 독립이 아닌 양끼리에서도 성립한다. 손실의 기댓값에 의한 대책 비교나 의사 결정, 대기행렬의 평균 계산 등에 사용된다.

일본어 명칭: 期待値

기댓값(Expected Value)은(는) 확률·통계와 대기행렬, 신뢰성, 정보 보안 기초 등 6개 분야의 연습 문제 9개에 나와요.

분야: 확률·통계와 대기행렬

도전해 보기: 기댓값(Expected Value) 관련 문제

고장률이 100 FIT인 부품을 10,000개 사용했을 때 1년간(약 8,760시간) 고장 나는 수의 기댓값에 가장 가까운 것은?(1 FIT = 10⁹시간당 1건의 고장)

  1. A약 900개
  2. B약 9개
  3. C약 0.009개
정답과 해설 보기

정답: B. 약 9개

100 FIT는 10⁹시간당 100건, 즉 1시간당 10⁻⁷건의 고장률입니다. 10,000개 × 8,760시간 = 8.76 × 10⁷ 개·시간이므로 고장 수의 기댓값은 8.76 × 10⁷ × 10⁻⁷ ≈ 8.8개, 약 9개가 됩니다. 약 900개는 고장률을 10⁻⁵/시간으로, 약 0.009개는 10⁻¹⁰/시간으로 착각한 값입니다. 다수의 부품을 사용하는 시스템에서는 작은 FIT라도 고장 수를 무시할 수 없습니다.

1장에 50엔인 복권이 1,000장 있고, 10,000엔 당첨이 1장, 1,000엔 당첨이 10장이며, 나머지는 꽝이다. 복권 1장당 상금의 기댓값은?

  1. A−30엔
  2. B11엔
  3. C20엔
정답과 해설 보기

정답: C. 20엔

기댓값은 각각의 값에 그 값이 나올 확률을 곱해서 더한 것입니다. 10,000엔의 확률은 1/1,000, 1,000엔의 확률은 10/1,000이므로 10,000 × 1/1,000 + 1,000 × 10/1,000 = 10 + 10 = 20엔입니다. 복권 가격 50엔을 빼면, 1장당 손익의 기댓값은 −30엔이 됩니다.

해설 속 기댓값(Expected Value)

기댓값(Expected Value)이(가) 나오는 문제 (9)

  1. 고장률이 100 FIT인 부품을 10,000개 사용했을 때 1년간(약 8,760시간) 고장 나는 수의 기댓값에 가장 가까운 것은?(1 FIT = 10⁹시간당 1건의 고장)
  2. 1장에 50엔인 복권이 1,000장 있고, 10,000엔 당첨이 1장, 1,000엔 당첨이 10장이며, 나머지는 꽝이다. 복권 1장당 상금의 기댓값은?
  3. 1개를 제조하는 데 300엔이 드는 칩을 만든다. 양품은 1개 500엔에 팔리고, 불량품은 팔리지 않아 버린다. 양품이 될 확률이 80%일 때, 제조한 칩 1개당 이익의 기댓값은?
  4. 10개의 키를 100개의 버킷을 가진 해시 테이블에 넣는다. 각 키는 각각 독립적으로 100개의 버킷 중 어느 하나에 같은 확률로 배정된다고 한다. 2개의 키로 이루어진 쌍 중에서 같은 버킷에 배정되는 쌍의 수의 기댓값은?
  5. 10분 간격으로 버스가 오는 정류장에, 시간표를 보지 않고 아무 시각에나 도착한다. 대기 시간은 0분부터 10분까지의 균일 분포를 따른다고 한다. 대기 시간의 기댓값과, 대기 시간이 3분 이하가 될 확률의 조합으로 올바른 것은?
  6. 어떤 정보 시스템에서 한 번 일어나면 2000만 엔의 손실이 나는 사고가 연 0.1회의 빈도로 일어난다고 추정된다. 연간 50만 엔의 비용이 드는 대책을 시행하면 발생 빈도가 연 0.02회로 떨어진다. 이 대책에 의한 연간 순효과(손실 기댓값의 감소액에서 대책 비용을 뺀 것)는 얼마인가?
  7. 어떤 작업의 소요 일수를 3점 추정으로 추정했더니 낙관치가 4일, 최빈치가 7일, 비관치가 16일이었다. PERT 식으로 구한 소요 일수의 기댓값은?
  8. 새 제조 라인에 대한 투자를 검토하고 있다. 대규모 투자(투자액 10억 엔)에서는 수요가 큰 경우(확률 0.6)에 25억 엔, 작은 경우(확률 0.4)에 8억 엔의 수입이 예상된다. 소규모 투자(투자액 4억 엔)에서는 수요가 작은 경우의 수입은 7억 엔이고, 수요가 큰 경우는 그대로라면 12억 엔의 수입이지만 그 시점에 5억 엔을 추가 투자하면 수입이 22억 엔이 된다. 수입에서 투자액을 뺀 이익의 기대값이 최대가 되는 방침을 취할 때, 그 기대값은?
  9. 모델의 오차를 편향(bias)과 분산(variance)으로 나누어 생각할 때 적절한 것은?

관련 용어

FIT 해시 테이블(Hash Table) 표준 편차(Standard Deviation) 과적합(Overfitting) 교차 검증(Cross-validation) 가설 검정(Hypothesis Testing) 대기행렬 이론(Queueing Theory) 베이즈 정리(Bayes' Theorem) 사분위수(Quartile) 상관 계수(Correlation Coefficient)

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