<?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="yes"?><rss version="2.0" xmlns:atom="http://www.w3.org/2005/Atom"><channel><title>확률론 on kenji.blog</title><link>http://kenji.blog/ko/categories/%ED%99%95%EB%A5%A0%EB%A1%A0/</link><description>Recent content in 확률론 on kenji.blog</description><generator>Hugo -- gohugo.io</generator><language>ko</language><copyright>kenjinote</copyright><lastBuildDate>Thu, 10 Sep 2026 09:00:00 +0900</lastBuildDate><atom:link href="http://kenji.blog/ko/categories/%ED%99%95%EB%A5%A0%EB%A1%A0/index.xml" rel="self" type="application/rss+xml"/><item><title>잠자는 숲속의 미녀 문제: 동전의 확률은 1/2인가 1/3인가? 확률론을 분열시킨 난제</title><link>http://kenji.blog/ko/p/sleeping-beauty-paradox/</link><pubDate>Thu, 10 Sep 2026 09:00:00 +0900</pubDate><guid>http://kenji.blog/ko/p/sleeping-beauty-paradox/</guid><description>&lt;img src="http://kenji.blog/p/sleeping-beauty-paradox/img/sleeping_beauty.jpg" alt="Featured image of post 잠자는 숲속의 미녀 문제: 동전의 확률은 1/2인가 1/3인가? 확률론을 분열시킨 난제" />&lt;h2 id="1-기묘한-실험의-규칙">1. 기묘한 실험의 규칙
&lt;/h2>&lt;p>당신(잠자는 숲속의 미녀)은 어떤 과학 실험의 피험자로 선정되었습니다.
실험은 일요일부터 수요일까지 진행됩니다. 일요일 밤, 당신은 수면제를 먹고 잠에 듭니다.&lt;/p>
&lt;p>당신이 잠든 후, 실험자는 &lt;strong>1개의 공정한 동전&lt;/strong>(앞면과 뒷면이 나올 확률이 완벽히 1/2인 동전)을 던집니다. 그리고 그 결과에 따라 당신을 다음과 같은 일정으로 깨웁니다.&lt;/p>
&lt;p>&lt;strong>【동전 던지기 결과가 &amp;lsquo;앞면&amp;rsquo;이었을 경우】&lt;/strong>&lt;/p>
&lt;ul>
&lt;li>월요일에 한 번만 깨워져 질문을 받습니다. 그 후, 다시 잠들게 되며 실험 종료(수요일)까지 깨어나지 않습니다.&lt;/li>
&lt;/ul>
&lt;p>&lt;strong>【동전 던지기 결과가 &amp;lsquo;뒷면&amp;rsquo;이었을 경우】&lt;/strong>&lt;/p>
&lt;ul>
&lt;li>월요일에 깨워져 질문을 받습니다. 그 후, 특수한 약(기억을 지우는 약)을 먹게 되어 다시 잠에 듭니다.&lt;/li>
&lt;li>화요일에 한 번 더 깨워져 같은 질문을 받습니다. 그 후, 다시 잠들게 되며 실험은 종료(수요일)됩니다.&lt;/li>
&lt;/ul>
&lt;p>※기억을 지우는 약의 효과로 인해, 당신은 깨어났을 때 &amp;ldquo;오늘이 무슨 요일인지&amp;rdquo;, &amp;ldquo;과거에 깨어난 적이 있는지&amp;quot;를 전혀 기억해 낼 수 없습니다.&lt;/p>
&lt;div class="mermaid">graph TD
Sunday["일요일: 미녀가 잠든다"] --> Toss{"동전 던지기"}
Toss -->|앞면 (1/2)| Mon_Heads["월요일: 깨어남＋질문&lt;br>（그 후 실험 종료）"]
Toss -->|뒷면 (1/2)| Mon_Tails["월요일: 깨어남＋질문&lt;br>（그 후 기억 소거）"]
Mon_Tails --> Tue_Tails["화요일: 깨어남＋질문&lt;br>（그 후 실험 종료）"]
style Toss fill:#ff9999,stroke:#333
style Mon_Heads fill:#aaffaa,stroke:#333
style Mon_Tails fill:#aaffaa,stroke:#333
style Tue_Tails fill:#aaffaa,stroke:#333&lt;/div>
&lt;p>자, 월요일(또는 화요일), 당신은 깨어났습니다.
방에는 시계도 달력도 없으며, 오늘이 무슨 요일인지 알 수 없습니다.&lt;/p>
&lt;p>그곳에 실험자가 찾아와 당신에게 이렇게 질문합니다.
&lt;strong>&amp;ldquo;당신이 지금 깨어있는 상태에서, 던져진 동전이 &amp;lsquo;앞면&amp;rsquo;이었을 확률은 얼마라고 생각하십니까?&amp;rdquo;&lt;/strong>&lt;/p>
&lt;p>당신은 수학에 정통한 미녀입니다. 자, 어떻게 대답하시겠습니까?&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="2-격돌하는-두-파벌-12인가-13인가">2. 격돌하는 두 파벌: 1/2인가, 1/3인가
&lt;/h2>&lt;p>이 문제는 1990년대에 고안되어, 2000년에 철학자 아담 엘가(Adam Elga)에 의해 학술지에 발표되었습니다.
동전의 확률은 자명한 것처럼 보이지만, 사실 이 문제를 둘러싸고 전 세계의 수학자·통계학자·철학자가 **&amp;ldquo;1/2파(Halfer)&amp;rdquo;**와 &lt;strong>&amp;ldquo;1/3파(Thirder)&amp;rdquo;&lt;/strong> 두 진영으로 정확히 반으로 갈려 현재에 이르기까지 격렬한 논쟁을 펼치고 있습니다.&lt;/p>
&lt;p>각 진영의 &amp;ldquo;완벽한 논리&amp;quot;를 들어보겠습니다.&lt;/p>
&lt;h3 id="12파halfer의-주장">&amp;ldquo;1/2파(Halfer)&amp;ldquo;의 주장
&lt;/h3>&lt;blockquote>
&lt;p>&amp;ldquo;동전은 속임수가 없는 공정한 동전이니까, 앞면이 나올 확률은 당연히 1/2이다.
실험자가 내가 잠든 후에 몇 번 나를 깨우든, 기억을 지우든, 그것은 &lt;strong>동전의 물리적인 결과에는 어떠한 영향도 주지 않는다&lt;/strong>.
동전을 던진 시점에서의 확률은 1/2이며, 내가 깨어난 것으로 인해 새로운 정보(앞면인지 뒷면인지를 추측할 힌트)는 아무것도 얻지 못했다. 따라서 확률은 1/2 그대로이다.&amp;rdquo;&lt;/p>
&lt;/blockquote>
&lt;p>이것은 객관적인 물리 현상과 정보의 비갱신성을 중시하는 매우 타당한 의견입니다.&lt;/p>
&lt;h3 id="13파thirder의-주장">&amp;ldquo;1/3파(Thirder)&amp;ldquo;의 주장
&lt;/h3>&lt;blockquote>
&lt;p>&amp;ldquo;당신이 &amp;lsquo;깨어있다&amp;rsquo;는 사실 자체가 확률을 바꾸는 정보이다.
만약 이 실험을 100번(100주) 반복했다고 해보자.
동전은 50번 &amp;lsquo;앞면&amp;rsquo;이 되고, 50번 &amp;lsquo;뒷면&amp;rsquo;이 될 것이다.&lt;/p>
&lt;ul>
&lt;li>앞면이 나온 50주는 월요일에 1번만 깨어난다 $\rightarrow$ &lt;strong>&amp;lsquo;앞면&amp;rsquo;에서 깨어나는 횟수는 50번&lt;/strong>&lt;/li>
&lt;li>뒷면이 나온 50주는 월요일과 화요일에 2번 깨어난다 $\rightarrow$ &lt;strong>&amp;lsquo;뒷면&amp;rsquo;에서 깨어나는 횟수는 100번&lt;/strong>&lt;/li>
&lt;/ul>
&lt;p>즉, 당신이 깨어난 순간의 상황은 전체 150번 중 &amp;lsquo;앞면으로 깨어난 패턴&amp;rsquo;이 50번, &amp;lsquo;뒷면으로 깨어난 패턴&amp;rsquo;이 100번인 것이다.
그러니까 지금 자신이 겪고 있는 깨어남이 &amp;lsquo;앞면&amp;rsquo;일 확률은 50 / 150 = &lt;strong>1/3&lt;/strong>이다!&amp;rdquo;&lt;/p>
&lt;/blockquote>
&lt;p>이것은 &amp;ldquo;자신이 지금 존재(관측)하고 있다&amp;quot;는 상황 자체를 확률 공간의 요소로서 계산에 포함시키는 &amp;ldquo;빈도주의&amp;quot;나 &amp;ldquo;인류원리&amp;quot;에 기반한 강력한 의견입니다.&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="3-베이즈-정리로-계산해-보기">3. 베이즈 정리로 계산해 보기
&lt;/h2>&lt;p>수학적으로 확률을 갱신하기 위한 도구인 &amp;lsquo;베이즈 정리&amp;rsquo;를 사용하여 이 문제를 풀어보려는 시도도 있습니다.
&amp;ldquo;1/3파&amp;quot;의 논리를 조건부 확률의 관점에서 정리해 보겠습니다.&lt;/p>
&lt;p>깨어났을 때의 상태는 다음 세 가지 중 하나입니다.&lt;/p>
&lt;ol>
&lt;li>$E_1$: 동전이 &amp;ldquo;앞면&amp;quot;이고, 지금은 &amp;ldquo;월요일&amp;rdquo;&lt;/li>
&lt;li>$E_2$: 동전이 &amp;ldquo;뒷면&amp;quot;이고, 지금은 &amp;ldquo;월요일&amp;rdquo;&lt;/li>
&lt;li>$E_3$: 동전이 &amp;ldquo;뒷면&amp;quot;이고, 지금은 &amp;ldquo;화요일&amp;rdquo;&lt;/li>
&lt;/ol>
&lt;p>&amp;ldquo;앞면&amp;quot;이 나올 확률은 $1/2$, &amp;ldquo;뒷면&amp;quot;이 나올 확률은 $1/2$입니다.
그러나 뒷면인 경우는 &amp;ldquo;월요일&amp;quot;과 &amp;ldquo;화요일&amp;quot;이 완전히 대칭(기억이 없으므로 구별할 수 없음)이므로, $E_2$와 $E_3$의 발생 가능성은 같다고 생각할 수 있습니다.&lt;/p>
&lt;p>전체 확률의 합은 $1$이 되어야 하므로, 각각의 깨어남을 독립된 &amp;ldquo;사건(관측 포인트)&amp;ldquo;으로 동등한 확률로 할당하면,
$P(E_1) = 1/3$
$P(E_2) = 1/3$
$P(E_3) = 1/3$
이 됩니다. 따라서, &amp;ldquo;앞면이었을 확률($P(E_1)$)&amp;ldquo;은 $1/3$이 된다는 결론입니다.&lt;/p>
&lt;p>반면 &amp;ldquo;1/2파&amp;quot;는, 애초에 &amp;ldquo;동전이 뒷면일 때의 월요일과 화요일($E_2$와 $E_3$)은, 같은 하나의 동전 결과에서 파생되었을 뿐인 종속 사건이며, 독립된 확률로 세는 것은 잘못되었다&amp;quot;라고 반론합니다.&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="4-왜-이-문제는-해결되지-않는가">4. 왜 이 문제는 해결되지 않는가?
&lt;/h2>&lt;p>&amp;ldquo;잠자는 숲속의 미녀 문제&amp;quot;가 이토록 학자들을 괴롭히고 있는 이유는 단순한 계산 실수나 착각에 의한 것이 아닙니다.
이 문제는 확률론의 가장 깊고 근본적인 의문, 즉 **&amp;ldquo;확률이란 대체 무엇인가?&amp;rdquo;**라는 철학적인 질문에 맞닿아 있기 때문입니다.&lt;/p>
&lt;ul>
&lt;li>&lt;strong>1/2파&lt;/strong>에게 확률은 &amp;ldquo;동전의 물리적인 성질&amp;quot;이나 &amp;ldquo;객관적인 사실&amp;quot;입니다.&lt;/li>
&lt;li>&lt;strong>1/3파&lt;/strong>에게 확률은 &amp;ldquo;관측자(미녀)의 믿음의 정도&amp;quot;나 &amp;ldquo;관측되는 빈도&amp;quot;입니다.&lt;/li>
&lt;/ul>
&lt;p>양자역학에서의 &amp;lsquo;관측 문제&amp;rsquo;나 우주론에서의 &amp;lsquo;인류원리(우리가 존재한다는 사실로부터 우주의 확률을 역산하는 사고방식)&amp;lsquo;와도 통하는 심연의 주제가 이 단순한 동전 던지기 실험에 응축되어 있는 것입니다.&lt;/p>
&lt;h2 id="5-요약">5. 요약
&lt;/h2>&lt;p>만약 당신이 이 실험의 피험자가 된다면, 깨어났을 때 &amp;ldquo;1/2&amp;quot;이라고 대답하시겠습니까? 아니면 &amp;ldquo;1/3&amp;quot;이라고 대답하시겠습니까?&lt;/p>
&lt;p>어느 쪽을 대답하든, 세계 최고 수준의 수학자가 당신의 뒤에서 옹호해 줄 것입니다.
얼핏 단순해 보이는 수학의 정의가, 인간의 &amp;lsquo;주관&amp;rsquo;이나 &amp;lsquo;존재&amp;rsquo;라는 성가신 개념과 결부되는 순간 어떻게 무너져 내리는가. 역설은 오늘도 우리의 상식을 계속해서 뒤흔들고 있습니다.&lt;/p></description></item><item><title>상트페테르부르크의 역설: 기댓값이 "무한대"인 도박에 당신은 얼마를 지불하시겠습니까?</title><link>http://kenji.blog/ko/p/st-petersburg-paradox/</link><pubDate>Thu, 10 Sep 2026 05:00:00 +0900</pubDate><guid>http://kenji.blog/ko/p/st-petersburg-paradox/</guid><description>&lt;img src="http://kenji.blog/p/st-petersburg-paradox/img/st_petersburg.jpg" alt="Featured image of post 상트페테르부르크의 역설: 기댓값이 "무한대"인 도박에 당신은 얼마를 지불하시겠습니까?" />&lt;h2 id="1-기댓값이-무한대인-꿈의-도박">1. 기댓값이 &amp;ldquo;무한대&amp;quot;인 꿈의 도박
&lt;/h2>&lt;p>카지노를 걷고 있던 당신은 딜러로부터 다음과 같은 새로운 동전 던지기 게임을 제안받았습니다.&lt;/p>
&lt;p>&lt;strong>【게임 규칙】&lt;/strong>&lt;/p>
&lt;ol>
&lt;li>참가비를 지불하고 게임을 시작합니다.&lt;/li>
&lt;li>동전을 던집니다. &lt;strong>앞면&lt;/strong>이 나오면 상금이 2배가 되고, 한 번 더 던질 수 있습니다.&lt;/li>
&lt;li>&lt;strong>뒷면&lt;/strong>이 나오는 시점에서 게임이 종료됩니다. 그 시점까지 쌓인 상금을 받습니다.&lt;/li>
&lt;/ol>
&lt;p>첫 상금은 2달러부터 시작합니다.&lt;/p>
&lt;ul>
&lt;li>1번째에 뒷면이 나오면, &lt;strong>2달러&lt;/strong>를 받고 종료.&lt;/li>
&lt;li>1번째에 앞면, 2번째에 뒷면이 나오면, &lt;strong>4달러&lt;/strong>를 받고 종료.&lt;/li>
&lt;li>1번째 앞면, 2번째 앞면, 3번째에 뒷면이 나오면, &lt;strong>8달러&lt;/strong>를 받고 종료.&lt;/li>
&lt;li>&amp;hellip;이후 앞면이 계속 나오는 한 상금은 16달러, 32달러, 64달러&amp;hellip;로 배로 늘어납니다.&lt;/li>
&lt;/ul>
&lt;div class="mermaid">graph TD
Start["게임 시작"] --> Toss1{"1번째 동전 던지기"}
Toss1 -->|뒷면 (1/2)| End1["종료: 2달러 획득"]
Toss1 -->|앞면 (1/2)| Toss2{"2번째 동전 던지기"}
Toss2 -->|뒷면 (1/2)| End2["종료: 4달러 획득"]
Toss2 -->|앞면 (1/2)| Toss3{"3번째 동전 던지기"}
Toss3 -->|뒷면 (1/2)| End3["종료: 8달러 획득"]
Toss3 -->|앞면 (1/2)| Toss4{"..."}
Toss4 -.->|연속될수록| Infinite["상금은 무한대로 배증!"]&lt;/div>
&lt;p>자, 여기서 당신에게 질문입니다.
&lt;strong>이 게임의 참가비가 &amp;ldquo;1만 달러(약 150만 엔)&amp;ldquo;라고 한다면, 당신은 참가하시겠습니까?&lt;/strong>&lt;/p>
&lt;p>아마도 대부분의 사람은 &amp;ldquo;참가하지 않겠다&amp;quot;고 답할 것입니다. 왜냐하면 절반의 확률로 첫 던지기에서 뒷면이 나와 겨우 2달러만 받고 큰 손해를 보기 때문입니다.&lt;/p>
&lt;p>하지만 수학의 확률론(기댓값)에 충실하게 계산해 보면 놀라운 사실이 밝혀집니다. &lt;strong>수학적으로는 참가비가 1만 달러든 1억 엔이든, 전 재산을 빚내서라도 이 게임에 참가해야&lt;/strong> 합니다.&lt;/p>
&lt;p>도대체 왜 그럴까요?&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="2-기댓값을-계산해-보자">2. 기댓값을 계산해 보자
&lt;/h2>&lt;p>도박이 &amp;ldquo;이득인지 손해인지&amp;quot;를 판단하기 위한 수학적 지표로 **&amp;ldquo;기댓값&amp;rdquo;**이 있습니다.
기댓값이란, &amp;ldquo;그 게임을 여러 번 반복했을 때 1회당 평균적으로 어느 정도 이익을 얻는지&amp;quot;를 나타내는 수치입니다. 계산식은 &lt;strong>&amp;quot;(받을 수 있는 상금) × (그 확률)&amp;ldquo;을 모두 더한 것&lt;/strong>이 됩니다.&lt;/p>
&lt;p>이번 게임의 기댓값을 계산해 보겠습니다.&lt;/p>
&lt;ul>
&lt;li>
&lt;p>&lt;strong>1번째에 뒷면이 나올 확률:&lt;/strong> $\frac{1}{2}$
상금은 $2$ 달러.
기댓값에 대한 기여 ＝ $2 \times \frac{1}{2} = 1$ 달러&lt;/p>
&lt;/li>
&lt;li>
&lt;p>&lt;strong>2번째에 뒷면이 나올 확률:&lt;/strong> 앞면·뒷면 순으로 나오므로 $\frac{1}{2} \times \frac{1}{2} = \frac{1}{4}$
상금은 $4$ 달러.
기댓값에 대한 기여 ＝ $4 \times \frac{1}{4} = 1$ 달러&lt;/p>
&lt;/li>
&lt;li>
&lt;p>&lt;strong>3번째에 뒷면이 나올 확률:&lt;/strong> 앞면·앞면·뒷면 순으로 나오므로 $(\frac{1}{2})^3 = \frac{1}{8}$
상금은 $8$ 달러.
기댓값에 대한 기여 ＝ $8 \times \frac{1}{8} = 1$ 달러&lt;/p>
&lt;/li>
&lt;li>
&lt;p>&lt;strong>$n$번째에 뒷면이 나올 확률:&lt;/strong> $(\frac{1}{2})^n$
상금은 $2^n$ 달러.
기댓값에 대한 기여 ＝ $2^n \times (\frac{1}{2})^n = 1$ 달러&lt;/p>
&lt;/li>
&lt;/ul>
&lt;p>즉, 몇 번째에 끝나든 그 패턴의 기댓값은 **항상 &amp;ldquo;1달러&amp;rdquo;**가 됩니다.
게임은 무한히 계속될 가능성이 있기 때문에, 이 기댓값을 모두 더하면 다음과 같이 됩니다.&lt;/p>
$$ \text{총 기댓값} = 1 + 1 + 1 + 1 + \dots = \infty \text{（무한대）} $$
&lt;p>수학이 도출해낸 답은 **&amp;ldquo;이 게임의 기댓값은 무한대이다&amp;rdquo;**였습니다.
기댓값이 무한대인 이상, 참가비가 아무리 비싸도 이론상으로는 절대적으로 &amp;ldquo;이득인 도박&amp;quot;이라는 뜻이 됩니다.&lt;/p>
&lt;p>이것이 1713년 니콜라우스 베르누이에 의해 제기된 **&amp;ldquo;상트페테르부르크의 역설&amp;rdquo;**입니다.
수학의 올바른 계산 결과(무한대의 가치가 있다)와 인간의 현실적인 감각(몇 달러만 지불하고 싶다)이 심하게 모순되는 것입니다.&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="3-수학과-인간의-괴리를-해결하는-효용의-발견">3. 수학과 인간의 괴리를 해결하는 &amp;ldquo;효용&amp;quot;의 발견
&lt;/h2>&lt;p>이 역설을 해결한 사람은 니콜라우스의 사촌인 천재 수학자 다니엘 베르누이였습니다. (그가 상트페테르부르크의 과학 아카데미에서 이 논문을 발표했기 때문에 이런 이름이 붙었습니다.)&lt;/p>
&lt;p>다니엘은 인간의 심리를 파고들었습니다.
그는 **&amp;ldquo;인간은 돈의 &amp;lsquo;절대적인 금액&amp;rsquo;이 아니라, 돈이 가져다주는 &amp;lsquo;만족도(효용)&amp;lsquo;로 사물을 판단한다&amp;rdquo;**고 생각했습니다.&lt;/p>
&lt;p>이것을 **&amp;ldquo;한계효용체감의 법칙&amp;rdquo;**이라고 부릅니다.&lt;/p>
&lt;h3 id="돈의-가치는-가진-양에-따라-떨어진다">돈의 가치는 가진 양에 따라 떨어진다
&lt;/h3>&lt;p>예를 들어, 당신이 사막에서 목이 마를 때 첫 번째 물 한 잔은 &amp;ldquo;1만 엔을 내고서라도 마시고 싶을&amp;rdquo; 정도의 가치(만족도)가 있습니다. 하지만 2잔, 3잔을 마실수록 물 한 잔의 가치는 점점 떨어집니다. 10잔째가 되면 &amp;ldquo;이제 공짜라도 필요 없다&amp;quot;고 하게 될 것입니다.&lt;/p>
&lt;p>돈도 이와 같습니다.&lt;/p>
&lt;ul>
&lt;li>저축이 0인 사람이 받는 &amp;ldquo;100만 엔&amp;quot;은 인생을 구할 만큼 막대한 가치가 있습니다.&lt;/li>
&lt;li>하지만 자산 100억 엔인 일론 머스크가 받는 &amp;ldquo;100만 엔&amp;quot;은 길가에 떨어져 있는 1엔짜리 동전 정도의 가치(만족도)밖에 없습니다.&lt;/li>
&lt;/ul>
&lt;p>즉, 상금이 2달러 $\rightarrow$ 4달러 $\rightarrow$ 8달러 $\rightarrow$ 16달러&amp;hellip; 로 무한히 늘어나더라도, &lt;strong>인간이 느끼는 &amp;ldquo;기쁨(효용)&amp;ldquo;은 금액에 비례하여 무한히 늘어나지는 않는&lt;/strong> 것입니다.&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="4-효용을-사용하여-기댓값을-다시-계산하기">4. &amp;ldquo;효용&amp;quot;을 사용하여 기댓값을 다시 계산하기
&lt;/h2>&lt;p>다니엘 베르누이는 &amp;ldquo;인간이 느끼는 돈의 가치(효용)는 금액의 로그($\log$)에 비례한다&amp;quot;고 가정했습니다.&lt;/p>
&lt;p>금액을 $x$라고 했을 때, 인간이 느끼는 가치(효용) $u(x)$를 로그 함수로 나타내 봅니다(여기서는 밑을 2로 하는 단순한 모델을 생각합니다).&lt;/p>
&lt;ul>
&lt;li>상금 $2$ 달러의 효용: $\log_2(2) = 1$&lt;/li>
&lt;li>상금 $4$ 달러의 효용: $\log_2(4) = 2$&lt;/li>
&lt;li>상금 $8$ 달러의 효용: $\log_2(8) = 3$&lt;/li>
&lt;li>상금 $2^n$ 달러의 효용: $\log_2(2^n) = n$&lt;/li>
&lt;/ul>
&lt;p>금액은 배로 늘어나지만, 인간의 &amp;ldquo;기쁨&amp;quot;은 1, 2, 3&amp;hellip;으로 조금씩만 늘어납니다.
이 &amp;ldquo;효용&amp;quot;을 사용하여 다시 기댓값(&lt;strong>기대효용&lt;/strong>)을 계산해 보겠습니다.&lt;/p>
$$ \text{기대효용} = \sum_{n=1}^{\infty} \left( n \times \left(\frac{1}{2}\right)^n \right) $$
$$ = 1 \cdot \frac{1}{2} + 2 \cdot \frac{1}{4} + 3 \cdot \frac{1}{8} + 4 \cdot \frac{1}{16} + \dots $$
&lt;p>이 무한급수의 합을 계산하면, 결과는 &amp;ldquo;무한대&amp;quot;가 되지 않고 &lt;strong>&amp;ldquo;2&amp;quot;에 수렴합니다.&lt;/strong>
효용이 &amp;ldquo;2&amp;quot;인 금액을 역산하면, $2^2 = 4$ 달러가 됩니다.&lt;/p>
&lt;p>즉, 인간의 심리(효용)를 포함시켜 다시 계산하면, **&amp;ldquo;이 게임의 가치는 인간의 감각으로는 대략 &amp;lsquo;4달러&amp;rsquo; 정도이다&amp;rdquo;**라는 지극히 상식적이고 현실적인 답이 도출되는 것입니다.
그렇기 때문에 우리는 이 게임에 1만 달러를 지불할 마음이 생기지 않는 것입니다.&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="5-요약-경제학의-문을-연-역설">5. 요약: 경제학의 문을 연 역설
&lt;/h2>&lt;p>상트페테르부르크의 역설은 &amp;ldquo;금액&amp;quot;이라는 객관적인 숫자와 &amp;ldquo;인간의 만족도&amp;quot;라는 주관적인 가치가 일치하지 않음을 수학적으로 증명한 획기적인 역설이었습니다.&lt;/p>
&lt;p>다니엘 베르누이가 제창한 &amp;ldquo;효용(Utility)&amp;ldquo;이라는 개념은 그 후 200년의 세월을 거쳐 현대 미시경제학과 금융공학(포트폴리오 이론 등)의 가장 중요한 기초가 되었습니다.
우리가 보험에 가입하거나 분산 투자를 하는 행동도 모두 이 &amp;ldquo;한계효용체감(큰 손해를 보는 고통은 큰 이익을 얻는 기쁨보다 훨씬 크다)&amp;ldquo;이라는 인간의 심리 메커니즘으로 설명할 수 있습니다.&lt;/p>
&lt;p>단순한 도박의 계산 문제가 인간의 마음을 읽어내고, 경제학이라는 거대한 학문을 탄생시키는 계기가 된 것입니다.&lt;/p></description></item><item><title>두 개의 봉투 역설: 무한한 기댓값이 일으키는 논리의 붕괴와 의사결정의 함정</title><link>http://kenji.blog/ko/p/two-envelopes-paradox/</link><pubDate>Thu, 10 Sep 2026 00:00:00 +0900</pubDate><guid>http://kenji.blog/ko/p/two-envelopes-paradox/</guid><description>&lt;img src="http://kenji.blog/p/two-envelopes-paradox/img/two_envelopes.jpg" alt="Featured image of post 두 개의 봉투 역설: 무한한 기댓값이 일으키는 논리의 붕괴와 의사결정의 함정" />&lt;h2 id="1-궁극의-선택-교환해야-할까-말아야-할까">1. 궁극의 선택: 교환해야 할까, 말아야 할까?
&lt;/h2>&lt;p>당신은 게임 쇼의 최종 무대에 서 있습니다. 눈앞의 테이블에는 겉보기에 완전히 똑같은 &lt;strong>두 개의 봉투(A와 B)&lt;/strong> 가 놓여 있습니다.
진행자는 이렇게 말했습니다.&lt;/p>
&lt;blockquote>
&lt;p>&amp;ldquo;한쪽 봉투에는 다른 쪽 봉투의 &lt;strong>2배의 돈&lt;/strong>이 들어 있습니다. 둘 중 하나를 선택해 주세요.&amp;rdquo;&lt;/p>
&lt;/blockquote>
&lt;p>당신은 고민 끝에 &lt;strong>봉투 A&lt;/strong>를 선택했습니다.
내용물을 확인하려는 바로 그 순간, 진행자가 악마의 속삭임을 건넵니다.&lt;/p>
&lt;blockquote>
&lt;p>&amp;ldquo;지금이라면 그 봉투 A를 남아있는 봉투 B와 &lt;strong>교환해도 좋습니다&lt;/strong>. 교환하시겠습니까?&amp;rdquo;&lt;/p>
&lt;/blockquote>
&lt;p>자, 당신은 봉투를 교환해야 할까요?&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="2-기댓값-계산이-이끌어내는-무한-루프">2. 기댓값 계산이 이끌어내는 &amp;lsquo;무한 루프&amp;rsquo;
&lt;/h2>&lt;p>여기서 조금 수학적인 사고를 발휘해 봅시다.
당신이 가지고 있는 봉투 A에 들어있는 금액을 $X$ 엔이라고 가정합니다.
봉투 B에 들어있는 금액은 규칙상 &amp;lsquo;$X$ 엔의 절반($\frac{X}{2}$)&amp;lsquo;이거나 &amp;lsquo;$X$ 엔의 2배($2X$)&amp;rsquo; 둘 중 하나입니다. 각각의 확률은 $\frac{1}{2}$(50%)씩입니다.&lt;/p>
&lt;p>그럼, &lt;strong>봉투를 교환했을 경우의 기댓값(예상되는 평균적인 금액)&lt;/strong> 을 계산해 봅시다.&lt;/p>
$$ E = \frac{1}{2} \times \left(\frac{X}{2}\right) + \frac{1}{2} \times (2X) $$
$$ E = \frac{X}{4} + X = \frac{5}{4}X = 1.25X $$
&lt;p>놀라운 결과가 나왔습니다.
봉투를 교환하는 것만으로 기댓값이 원래의 $X$ 엔에서 &lt;strong>$1.25$ 배&lt;/strong>(25% 상승)로 껑충 뛰는 것입니다.
&amp;ldquo;수학적으로 생각하면 무조건 교환하는 것이 이득이다!&amp;ldquo;라는 결론에 이르게 됩니다.&lt;/p>
&lt;p>하지만 여기서 &lt;strong>논리의 붕괴&lt;/strong>가 일어납니다.
만약 당신이 봉투 B로 교환했다고 합시다. 그 직후, 진행자가 다시 &amp;ldquo;역시 A로 다시 바꾸시겠습니까?&amp;ldquo;라고 묻는다면 어떻게 될까요?
완전히 똑같은 계산식이 성립되어 이번에는 &amp;ldquo;B에서 A로 교환하면 기댓값이 1.25배가 된다&amp;quot;는 결론이 나옵니다.&lt;/p>
&lt;p>즉, &lt;strong>&amp;lsquo;A에서 B로&amp;rsquo;, &amp;lsquo;B에서 A로&amp;rsquo; 계속 교환하는 것만으로 이론상의 기댓값이 무한히 계속 늘어나게 되는 것&lt;/strong>입니다. 이는 명백히 현실과 모순됩니다(봉투의 내용물은 처음부터 확정되어 있으며, 교환한다고 해서 늘어나는 것이 아닙니다).&lt;/p>
&lt;div class="mermaid">graph TD
Start["당신이 봉투 A를 선택함 (내용물은 X엔)"] --> Think["교환하는 것이 이득일지 계산함"]
Think --> Case1["봉투 B가 절반액 (X/2엔) : 확률 50%"]
Think --> Case2["봉투 B가 2배액 (2X엔) : 확률 50%"]
Case1 --> Calc["기댓값 = (X/4) + X = 1.25X"]
Case2 --> Calc
Calc --> SwitchToB["봉투 B로 교환함! (내용물은 Y엔)"]
SwitchToB --> ThinkAgain["다시 계산함"]
ThinkAgain --> Case3["봉투 A가 절반액 (Y/2엔) : 확률 50%"]
ThinkAgain --> Case4["봉투 A가 2배액 (2Y엔) : 확률 50%"]
Case3 --> Calc2["기댓값 = 1.25Y"]
Case4 --> Calc2
Calc2 --> SwitchToA["다시 봉투 A로 교환함!"]
SwitchToA --> Start
style Calc fill:#ff9999,stroke:#333,stroke-width:2px
style Calc2 fill:#ff9999,stroke:#333,stroke-width:2px
style SwitchToA fill:#ff4444,color:#fff,stroke:#333,stroke-width:4px&lt;/div>
&lt;p>왜 언뜻 보기에 완벽해 보이는 기댓값 계산이 이런 이상한 역설을 만들어낸 것일까요?&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="3-수학적-트릭의-규명-변수의-바꿔치기">3. 수학적 트릭의 규명: 변수의 바꿔치기
&lt;/h2>&lt;p>이 역설의 함정은 **&amp;lsquo;확률변수 $X$ 의 사용법&amp;rsquo;**에 있습니다.&lt;/p>
&lt;p>앞서 본 계산식에서는 봉투 A의 금액 $X$ 를 &lt;strong>고정된 상수&lt;/strong>처럼 취급하고, 봉투 B가 &amp;lsquo;$\frac{X}{2}$ 또는 $2X$&amp;lsquo;일 것이라고 가정했습니다.
하지만 본래 고정되어 있는 것은 &lt;strong>&amp;lsquo;두 봉투에 들어있는 금액의 합계&amp;rsquo;&lt;/strong> 또는 **&amp;lsquo;적은 쪽의 금액&amp;rsquo;**입니다.&lt;/p>
&lt;p>적은 쪽 봉투에 들어있는 금액을 $S$ 라고 해봅시다. 그러면 많은 쪽 봉투에는 $2S$ 의 금액이 들어있습니다.
게임의 전체 시나리오는 다음의 2가지 패턴밖에 없습니다(확률은 각각 $\frac{1}{2}$).&lt;/p>
&lt;ul>
&lt;li>&lt;strong>패턴 1:&lt;/strong> 당신이 선택한 봉투 A가 적은 쪽($S$)이고, 봉투 B가 많은 쪽($2S$)&lt;/li>
&lt;li>&lt;strong>패턴 2:&lt;/strong> 당신이 선택한 봉투 A가 많은 쪽($2S$)이고, 봉투 B가 적은 쪽($S$)&lt;/li>
&lt;/ul>
&lt;p>여기서 봉투를 **&amp;lsquo;교환하지 않을 경우&amp;rsquo;**와 **&amp;lsquo;교환할 경우&amp;rsquo;**의 기댓값을 올바르게 계산해 보겠습니다.&lt;/p>
&lt;p>&lt;strong>교환하지 않을 경우의 기댓값 $E_{stay}$:&lt;/strong>
&lt;/p>
$$ E_{stay} = \frac{1}{2} \times S + \frac{1}{2} \times 2S = \frac{3}{2}S = 1.5S $$
&lt;p>&lt;strong>교환할 경우의 기댓값 $E_{switch}$:&lt;/strong>
패턴 1일 때는 $2S$ 를 얻고, 패턴 2일 때는 $S$ 를 얻습니다.
&lt;/p>
$$ E_{switch} = \frac{1}{2} \times 2S + \frac{1}{2} \times S = \frac{3}{2}S = 1.5S $$
$$ E_{stay} = E_{switch} $$
&lt;p>놀랍게도 기댓값은 일치했습니다!
처음의 잘못된 계산에서는 패턴 1일 때의 $X$ (사실은 $S$)와 패턴 2일 때의 $X$ (사실은 $2S$)라는 &lt;strong>서로 다른 값을 같은 변수 $X$ 로 취급해 버렸기&lt;/strong> 때문에 &amp;lsquo;교환하면 기댓값이 올라간다&amp;rsquo;는 환영이 생겨난 것입니다.&lt;/p>
&lt;div class="mermaid">pie title "기댓값의 진실 (적은 쪽의 금액을 S라고 했을 경우)"
"교환하지 않는 기댓값 (1.5S)" : 50
"교환하는 기댓값 (1.5S)" : 50&lt;/div>
&lt;hr>
&lt;h2 id="4-봉투를-열어버린다면-어떻게-될까">4. 봉투를 열어버린다면 어떻게 될까?
&lt;/h2>&lt;p>이로써 역설은 해결된 것처럼 보입니다. 하지만 더 깊은 문제가 기다리고 있습니다.&lt;/p>
&lt;p>만약 당신이 &lt;strong>봉투를 교환하기 전에 자신의 봉투 A의 내용물을 봐 버렸다&lt;/strong>고 한다면 어떨까요?
당신이 봉투 A를 열었더니 그 안에는 **&amp;lsquo;1만 엔&amp;rsquo;**이 들어 있었습니다.&lt;/p>
&lt;p>이 순간, $X = 10000$ 이라는 확정된 값이 됩니다.
봉투 B에는 &amp;lsquo;5,000엔&amp;rsquo;이나 &amp;lsquo;20,000엔&amp;rsquo; 둘 중 하나가 들어있습니다.
여기서 처음의 계산식을 대입하면 어떻게 될까요?&lt;/p>
$$ E_{switch} = \frac{1}{2} \times 5000 + \frac{1}{2} \times 20000 = 2500 + 10000 = 12500 $$
&lt;p>기댓값은 12,500엔. 현재의 10,000엔보다 확실히 높습니다.
게다가 이번에는 $X$ 가 10,000엔이라는 &amp;lsquo;구체적인 상수&amp;rsquo;가 되었기 때문에 앞서 말한 &amp;lsquo;변수의 바꿔치기&amp;rsquo;라는 반론이 통하지 않습니다.
그렇다면 &lt;strong>무조건 교환하는 것이 이득&lt;/strong>인 것일까요?&lt;/p>
&lt;h3 id="베이즈-추정에-의한-반증-사전-분포의-누락">베이즈 추정에 의한 반증: &amp;lsquo;사전 분포&amp;rsquo;의 누락
&lt;/h3>&lt;p>수학자들은 이에 대해 **&amp;lsquo;금액의 사전 분포(사전 확률)&amp;rsquo;**라는 개념을 꺼내 들었습니다.
5,000엔과 20,000엔이 정말로 각각 $\frac{1}{2}$ 의 확률로 들어있다고 말할 수 있을까? 라는 의문입니다.&lt;/p>
&lt;p>예를 들어, 프로그램의 예산이 최대 1억 엔이라고 가정해 봅시다. 만약 당신이 봉투 A를 열어서 &amp;lsquo;6,000만 엔&amp;rsquo;이 들어있었다면, 봉투 B에 &amp;lsquo;1억 2,000만 엔&amp;rsquo;이 들어있을 확률은 0입니다(예산 초과이기 때문입니다). 즉, 봉투 A의 금액이 커지면 커질수록 봉투 B가 &amp;lsquo;2배&amp;rsquo;일 확률은 낮아지고 &amp;lsquo;절반&amp;rsquo;일 확률이 올라가야 하는 것입니다.&lt;/p>
&lt;p>임의의 사전 분포 $P(x)$ 를 가정한 경우, 베이즈 정리를 이용해 기댓값을 계산하면 &lt;strong>그 어떤 현실적인(총합이 1이 되는) 확률 분포라 할지라도 모든 금액 $X$ 에 대해 &amp;lsquo;교환하는 것이 이득&amp;rsquo;이 되는 마법과 같은 분포는 존재하지 않는다&lt;/strong>는 것이 수학적으로 증명되어 있습니다.&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="5-무한의-함정-상트페테르부르크의-역설과의-연결고리">5. 무한의 함정: 상트페테르부르크의 역설과의 연결고리
&lt;/h2>&lt;p>유일하게 &amp;lsquo;모든 $X$ 에 대해 교환하는 것이 이득&amp;rsquo;이 되는 경우가 존재합니다.
그것은 프로그램의 예산이 &lt;strong>무한대&lt;/strong>이며 모든 금액(1엔, 2엔, 4엔, 8엔……무한)이 균등하게 출현하는 &amp;lsquo;비정칙 확률 분포(총합이 무한대가 되는 분포)&amp;lsquo;를 가정했을 경우뿐입니다.&lt;/p>
&lt;p>하지만 현실 세계에 무한한 자산을 가진 방송국은 존재하지 않습니다.
이 &amp;lsquo;무한대의 기댓값&amp;rsquo;이 일으키는 버그는 &lt;strong>상트페테르부르크의 역설&lt;/strong>(무한한 기댓값을 가진 도박에 사람은 얼마까지 지불할 수 있는가 하는 문제)과 깊은 뿌리를 같이 하고 있습니다.&lt;/p>
&lt;h2 id="6-요약-확률과-기댓값의-무서움">6. 요약: 확률과 기댓값의 무서움
&lt;/h2>&lt;p>&amp;lsquo;두 개의 봉투 역설&amp;rsquo;은 단순한 곱셈과 덧셈만으로 구성되어 있음에도 불구하고, 우리에게 다음과 같은 교훈을 줍니다.&lt;/p>
&lt;ol>
&lt;li>&lt;strong>정의의 모호함이 낳는 오류&lt;/strong>: 변수가 무엇을 가리키는지($X$ 가 항상 같은 금액을 가리키는지) 명확히 하지 않으면 논리는 쉽게 붕괴됩니다.&lt;/li>
&lt;li>&lt;strong>&amp;lsquo;정보가 없다 = 확률 50%&amp;lsquo;라는 착각&lt;/strong>: &amp;lsquo;모르니까 반반이겠지&amp;rsquo;라는 전제(이유 불충분의 원칙)는 때로 치명적인 계산 실수를 일으킵니다.&lt;/li>
&lt;li>&lt;strong>무한을 다루는 것의 어려움&lt;/strong>: 현실 세계에 적용할 수 없는 &amp;lsquo;무한&amp;rsquo;의 개념을 계산식에 도입하면 상식에 반하는 결과가 생겨납니다.&lt;/li>
&lt;/ol>
&lt;p>다음에 인생에서 &amp;lsquo;남의 떡이 더 커 보이고 교환하는 것이 이득이다&amp;rsquo;라고 생각될 때는 이 역설을 떠올려 보세요. 당신의 계산식 속에서 변수가 슬그머니 바뀌어 있을지도 모릅니다.&lt;/p></description></item><item><title>몬티 홀 문제: 직관을 배신하는 확률론의 함정과 베이즈 추정에 의한 완전 해명</title><link>http://kenji.blog/ko/p/monty-hall-problem/</link><pubDate>Thu, 10 Sep 2026 00:00:00 +0900</pubDate><guid>http://kenji.blog/ko/p/monty-hall-problem/</guid><description>&lt;img src="http://kenji.blog/p/monty-hall-problem/img/monty_hall.jpg" alt="Featured image of post 몬티 홀 문제: 직관을 배신하는 확률론의 함정과 베이즈 추정에 의한 완전 해명" />&lt;h2 id="1-무대는-tv-퀴즈-프로그램-당신이라면-어떻게-하겠습니까">1. 무대는 TV 퀴즈 프로그램: 당신이라면 어떻게 하겠습니까?
&lt;/h2>&lt;p>1990년, 미국의 뉴스 잡지 『Parade』의 칼럼 &amp;ldquo;Ask Marilyn(마릴린에게 물어보세요)&amp;ldquo;에 한 독자로부터 다음과 같은 질문이 도착했습니다.&lt;/p>
&lt;blockquote>
&lt;p>당신은 TV 게임 프로그램의 참가자입니다. 눈앞에 **3개의 문(A, B, C)**이 있습니다.
1개의 문 뒤에는 **새 차(당첨)**가, 나머지 2개의 문 뒤에는 **염소(꽝)**가 있습니다.&lt;/p>
&lt;ol>
&lt;li>당신은 먼저 &lt;strong>문 A&lt;/strong>를 선택했습니다.&lt;/li>
&lt;li>그러자 어떤 문에 새 차가 있는지 알고 있는 진행자 몬티 홀이 남은 문 중에서 염소가 있는 &lt;strong>문 B&lt;/strong>를 열었습니다.&lt;/li>
&lt;li>몬티는 당신에게 이렇게 말합니다. &lt;strong>&amp;ldquo;지금이라면 문 C로 바꿔도 됩니다. 어떻게 하시겠습니까?&amp;rdquo;&lt;/strong>&lt;/li>
&lt;/ol>
&lt;p>과연, 당신은 &lt;strong>문을 바꿔야 할까요?&lt;/strong>&lt;/p>
&lt;/blockquote>
&lt;p>직관적으로는 &amp;ldquo;남은 문은 A와 C 2개. 새 차가 어느 쪽에 있는지는 완전히 무작위이므로 당첨 확률은 어느 쪽이든 $\frac{1}{2}$(50%). 그러니까 바꾸든 바꾸지 않든 똑같다&amp;quot;라고 생각하기 쉽습니다.&lt;/p>
&lt;p>하지만, 칼럼니스트 마릴린 보스 사반트(기네스북에서 가장 IQ가 높은 인물로 인정받은 사람)는 **&amp;ldquo;바꿔야 합니다. 바꾸면 당첨 확률이 2배가 됩니다&amp;rdquo;**라고 답변했습니다.&lt;/p>
&lt;p>이 답변은 전미에 센세이션을 불러일으켰고, 약 1만 통의 항의 편지(그중 약 1000통은 수학 박사 학위를 가진 학자들로부터)가 쇄도했습니다. &amp;ldquo;당신은 확률의 기본을 이해하지 못하고 있다&amp;rdquo;, &amp;ldquo;여성의 논리다&amp;quot;와 같은 신랄한 비판의 폭풍이었습니다.
하지만 결론부터 말하자면, &lt;strong>마릴린의 답변은 수학적으로 완전히 옳았습니다&lt;/strong>.&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="2-직관과-수학의-괴리-mermaid로-보는-확률의-분기">2. 직관과 수학의 괴리: Mermaid로 보는 확률의 분기
&lt;/h2>&lt;p>왜 우리의 직관은 &amp;ldquo;$\frac{1}{2}$&amp;ldquo;이라고 착각해버리는 걸까요?
먼저 게임의 모든 패턴을 시각화해 보겠습니다.&lt;/p>
&lt;div class="mermaid">graph TD
Start["게임 시작"] --> CarA["새 차는 문 A (확률 1/3)"]
Start --> CarB["새 차는 문 B (확률 1/3)"]
Start --> CarC["새 차는 문 C (확률 1/3)"]
CarA --> PickA1["당신이 문 A를 선택"]
CarB --> PickA2["당신이 문 A를 선택"]
CarC --> PickA3["당신이 문 A를 선택"]
PickA1 --> HostB_or_C["진행자는 B나 C를 연다"]
PickA2 --> HostC["진행자는 반드시 C를 연다"]
PickA3 --> HostB["진행자는 반드시 B를 연다"]
HostB_or_C --> Stay1["바꾸지 않는다: 당첨!"]
HostB_or_C --> Switch1["바꾼다: 꽝..."]
HostC --> Stay2["바꾸지 않는다: 꽝..."]
HostC --> Switch2["바꾼다: 당첨!"]
HostB --> Stay3["바꾸지 않는다: 꽝..."]
HostB --> Switch3["바꾼다: 당첨!"]
style Switch2 fill:#bbf,stroke:#333,stroke-width:2px
style Switch3 fill:#bbf,stroke:#333,stroke-width:2px
style Stay1 fill:#f99,stroke:#333,stroke-width:2px&lt;/div>
&lt;p>당신이 &amp;ldquo;문 A&amp;quot;를 선택했다고 가정할 경우, 다음의 3가지 시나리오가 동일한 확률($\frac{1}{3}$)로 발생합니다.&lt;/p>
&lt;ol>
&lt;li>&lt;strong>시나리오 1(새 차가 A):&lt;/strong> 진행자는 염소가 있는 B나 C를 엽니다. 문을 바꾸면 &lt;strong>꽝&lt;/strong>.&lt;/li>
&lt;li>&lt;strong>시나리오 2(새 차가 B):&lt;/strong> 진행자는 염소가 있는 C밖에 열 수 없습니다. 문을 바꾸면 &lt;strong>당첨&lt;/strong>.&lt;/li>
&lt;li>&lt;strong>시나리오 3(새 차가 C):&lt;/strong> 진행자는 염소가 있는 B밖에 열 수 없습니다. 문을 바꾸면 &lt;strong>당첨&lt;/strong>.&lt;/li>
&lt;/ol>
&lt;p>즉, 3번 중 2번(시나리오 2와 3)은 &lt;strong>&amp;ldquo;문을 바꾸면 반드시 당첨되는&amp;rdquo;&lt;/strong> 상태가 되는 것입니다.
따라서 문을 바꿨을 때의 승률은 $\frac{2}{3}$가 되며, 바꾸지 않았을 때의 승률 $\frac{1}{3}$의 &lt;strong>2배&lt;/strong>가 됩니다.&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="3-베이즈-정리에-의한-엄밀한-증명">3. 베이즈 정리에 의한 엄밀한 증명
&lt;/h2>&lt;p>수학적으로 이 문제를 엄밀하게 풀기 위해서는 조건부 확률을 계산하는 &amp;lsquo;베이즈 정리&amp;rsquo;를 사용합니다.&lt;/p>
$$ P(H|E) = \frac{P(E|H) P(H)}{P(E)} $$
&lt;p>여기서 사건을 다음과 같이 정의합니다.&lt;/p>
&lt;ul>
&lt;li>$C_A, C_B, C_C$ : 각각 문 A, B, C에 새 차가 있는 사건. 사전 확률은 $P(C_A) = P(C_B) = P(C_C) = \frac{1}{3}$&lt;/li>
&lt;li>당신은 처음에 &lt;strong>문 A&lt;/strong>를 선택했다고 합시다.&lt;/li>
&lt;li>$M_B$ : 진행자가 염소가 있는 &lt;strong>문 B&lt;/strong>를 여는 사건.&lt;/li>
&lt;/ul>
&lt;p>우리가 구하고 싶은 것은 &amp;ldquo;진행자가 문 B를 열었다는 조건 하에, 문 C에 새 차가 있을 확률&amp;rdquo;, 즉 사후 확률 $P(C_C|M_B)$입니다.&lt;/p>
&lt;p>먼저, 새 차가 어디에 있는지에 따라 진행자가 문 B를 열 확률 $P(M_B|C_X)$를 생각해보겠습니다.&lt;/p>
&lt;ol>
&lt;li>
&lt;p>&lt;strong>새 차가 문 A에 있는 경우 ($C_A$)&lt;/strong>
진행자는 B나 C를 무작위로 열 수 있습니다.
&lt;/p>
$$ P(M_B|C_A) = \frac{1}{2} $$
&lt;/li>
&lt;li>
&lt;p>&lt;strong>새 차가 문 B에 있는 경우 ($C_B$)&lt;/strong>
진행자는 새 차가 있는 문을 열 수 없으므로 B를 열 확률은 0입니다.
&lt;/p>
$$ P(M_B|C_B) = 0 $$
&lt;/li>
&lt;li>
&lt;p>&lt;strong>새 차가 문 C에 있는 경우 ($C_C$)&lt;/strong>
진행자는 A(당신이 선택한)와 C(새 차가 있는)를 열 수 없으므로 필연적으로 B를 열 수밖에 없습니다.
&lt;/p>
$$ P(M_B|C_C) = 1 $$
&lt;/li>
&lt;/ol>
&lt;p>다음으로, 진행자가 문 B를 열 전체 확률 $P(M_B)$를 &amp;lsquo;전체 확률의 법칙&amp;rsquo;으로부터 구합니다.&lt;/p>
$$ P(M_B) = P(M_B|C_A)P(C_A) + P(M_B|C_B)P(C_B) + P(M_B|C_C)P(C_C) $$
$$ P(M_B) = \left(\frac{1}{2} \times \frac{1}{3}\right) + \left(0 \times \frac{1}{3}\right) + \left(1 \times \frac{1}{3}\right) = \frac{1}{6} + 0 + \frac{1}{3} = \frac{1}{2} $$
&lt;p>드디어 베이즈 정리를 적용하여 문 A와 문 C의 사후 확률을 계산합니다.&lt;/p>
&lt;p>&lt;strong>문 A(바꾸지 않을 경우)에 새 차가 있을 확률:&lt;/strong>
&lt;/p>
$$ P(C_A|M_B) = \frac{P(M_B|C_A) P(C_A)}{P(M_B)} = \frac{\frac{1}{2} \times \frac{1}{3}}{\frac{1}{2}} = \frac{1}{3} $$
&lt;p>&lt;strong>문 C(바꿀 경우)에 새 차가 있을 확률:&lt;/strong>
&lt;/p>
$$ P(C_C|M_B) = \frac{P(M_B|C_C) P(C_C)}{P(M_B)} = \frac{1 \times \frac{1}{3}}{\frac{1}{2}} = \frac{2}{3} $$
&lt;p>수식을 통한 증명에서도 **&amp;ldquo;문을 바꾸는 편이 당첨 확률이 2배(2/3)가 된다&amp;rdquo;**는 것이 명확하게 나타났습니다.&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="4-인지-편향-조건화라는-정보의-가치">4. 인지 편향: &amp;lsquo;조건화&amp;rsquo;라는 정보의 가치
&lt;/h2>&lt;p>왜 수많은 천재 수학자들조차 이 문제를 직관적으로 틀려버렸을까요?
거기에는 인간의 뇌에 내재된 &amp;lsquo;등확률 편향&amp;rsquo;과 &amp;lsquo;정보 업데이트의 실패&amp;rsquo;가 있습니다.&lt;/p>
&lt;h3 id="41-등확률-편향-equiprobability-bias">4.1. 등확률 편향 (Equiprobability Bias)
&lt;/h3>&lt;p>인간은 미지의 선택지가 주어졌을 때, &amp;lsquo;남은 선택지의 확률은 항상 균등하다&amp;rsquo;라고 무의식적으로 할당해버리는 성질이 있습니다.
문이 2개 남은 것을 본 순간, 뇌는 자동으로 &amp;ldquo;$50\%$ : $50\%$&amp;ldquo;라고 라벨링 해버리는 것입니다.&lt;/p>
&lt;h3 id="42-진행자의-의도라는-정보">4.2. 진행자의 &amp;lsquo;의도&amp;rsquo;라는 정보
&lt;/h3>&lt;p>직관이 틀리는 가장 큰 이유는 &lt;strong>진행자의 행동이 무작위가 아니라는 것&lt;/strong>을 간과하는 데 있습니다.
만약 진행자가 &amp;ldquo;새 차가 어디 있는지 모르고 무작위로 문을 열었는데, 우연히 염소였다&amp;quot;는 규칙(몬티 폴 문제라고 불립니다)이라면, 문 A와 문 C의 확률은 모두 $\frac{1}{2}$이 됩니다.&lt;/p>
&lt;p>하지만 실제 몬티 홀 문제에서는 진행자가 다음과 같은 엄격한 제약을 받으며 행동합니다.&lt;/p>
&lt;ol>
&lt;li>참가자가 선택한 문은 열 수 없다.&lt;/li>
&lt;li>새 차가 있는 문은 열 수 없다.&lt;/li>
&lt;/ol>
&lt;p>이 제약으로 인해 진행자가 &amp;ldquo;문 B를 열었다&amp;quot;는 행위 자체가, &lt;strong>문 C에 관한 거대한 정보&lt;/strong>를 우리에게 제공하고 있는 것입니다. &amp;ldquo;나는 문 C를 열 수 없었다(왜냐하면 거기에 새 차가 있으니까)&amp;ldquo;라는 무언의 메시지가 담겨 있는 셈입니다.&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="5-극단적인-예로-직관-교정하기">5. 극단적인 예로 직관 교정하기
&lt;/h2>&lt;p>아직도 납득이 가지 않는다면 문의 수를 &lt;strong>100만 개&lt;/strong>로 늘려봅시다.&lt;/p>
&lt;ol>
&lt;li>당신은 100만 개의 문 중에서 &lt;strong>문 1&lt;/strong>을 선택했습니다. (당첨될 확률은 $\frac{1}{1,000,000}$)&lt;/li>
&lt;li>모든 것을 알고 있는 진행자가 남은 99만 9999개의 문 중에서 염소가 있는 &lt;strong>99만 9998개의 문을 전부 열어&lt;/strong> 버렸습니다.&lt;/li>
&lt;li>닫혀 있는 것은 당신이 선택한 &amp;ldquo;문 1&amp;quot;과 진행자가 일부러 남긴 &amp;ldquo;문 777,777&amp;quot;뿐입니다.&lt;/li>
&lt;/ol>
&lt;p>자, 바꾸시겠습니까?
이 경우 당신이 처음에 &amp;ldquo;100만 분의 1&amp;quot;의 기적을 뽑았다고 믿는다면 바꾸지 말아야 합니다. 하지만 현실적으로 **&amp;ldquo;진행자가 절대 열 수 없었던 단 1개의 문&amp;rdquo;**에 새 차가 있을 확률이 $\frac{999,999}{1,000,000}$이라는 것은 직관적으로 이해할 수 있을 것입니다.&lt;/p>
&lt;p>몬티 홀 문제(3개의 문)는 단지 이 &amp;ldquo;100만 개의 문&amp;quot;의 스케일을 작게 만든 현상일 뿐입니다.&lt;/p>
&lt;div class="mermaid">pie title "문 변경의 효과 (100회 시뮬레이션)"
"변경해서 당첨 (약 66.7%)" : 67
"변경하지 않고 당첨 (약 33.3%)" : 33&lt;/div>
&lt;h2 id="6-요약-확률론이-가르쳐주는-비즈니스와-인생의-교훈">6. 요약: 확률론이 가르쳐주는 비즈니스와 인생의 교훈
&lt;/h2>&lt;p>몬티 홀 문제는 단순한 퀴즈의 틀을 넘어 우리에게 중요한 교훈을 알려줍니다.&lt;/p>
&lt;ol>
&lt;li>&lt;strong>직관은 종종 틀린다&lt;/strong>: 인간의 뇌는 복잡한 조건부 확률을 직관적으로 처리하도록 진화하지 않았습니다. 중요한 의사 결정에서 직관만으로 판단하는 단독 행동은 위험합니다.&lt;/li>
&lt;li>&lt;strong>새로운 정보로 확률을 업데이트한다(베이즈 업데이트)&lt;/strong>: 상황이 변하고 새로운 정보(진행자가 어떤 문을 열었는지 등)가 주어졌을 때, 기존의 생각에 고집하지 않고 확률이나 전략을 유연하게 업데이트할 수 있는지가 성공의 열쇠가 됩니다.&lt;/li>
&lt;/ol>
&lt;p>&amp;ldquo;문을 바꾼다&amp;quot;는 작은 결단이 당신 인생의 &amp;ldquo;새 차&amp;quot;를 손에 넣을 확률을 2배로 만들어줄지도 모릅니다.&lt;/p></description></item><item><title>생일 역설: 23명만 있으면 50% 이상? 직관을 속이는 "조합"의 마법</title><link>http://kenji.blog/ko/p/birthday-paradox/</link><pubDate>Thu, 10 Sep 2026 00:00:00 +0900</pubDate><guid>http://kenji.blog/ko/p/birthday-paradox/</guid><description>&lt;img src="http://kenji.blog/p/birthday-paradox/img/birthday_paradox.jpg" alt="Featured image of post 생일 역설: 23명만 있으면 50% 이상? 직관을 속이는 "조합"의 마법" />&lt;h2 id="1-직관-테스트-몇-명이-모여야-확률이-50를-넘을까">1. 직관 테스트: 몇 명이 모여야 확률이 50%를 넘을까?
&lt;/h2>&lt;p>어떤 파티장에 사람들이 모여 있습니다.
여기서 &lt;strong>&amp;ldquo;파티장 안에 생일(월과 일)이 완전히 같은 두 사람이 최소 한 쌍 존재할 확률이 50%를 넘기&amp;rdquo;&lt;/strong> 위해서는 최소 몇 명의 사람이 필요하다고 생각하십니까? (※ 윤년은 제외하고 1년은 365일로 하며, 각 생일은 동일한 확률이라고 가정합니다).&lt;/p>
&lt;p>인간의 직관은 다음과 같이 계산하기 쉽습니다.
&amp;ldquo;1년은 365일이나 된다. 365개의 틀 안에 사람들을 하나씩 넣다 보면 겹치게 마련이니, 적어도 180명 정도는 필요할 것이다. 적게 잡아도 50~60명은 있어야 확률이 절반이 되지 않을까?&amp;rdquo;&lt;/p>
&lt;p>하지만 수학이 도출해낸 정답은 겨우 **&amp;ldquo;23명&amp;rdquo;**입니다.
학교의 한 학급(약 30명~40명)이라면 생일이 같은 쌍이 있을 확률은 약 70%~89%로 훌쩍 뜁니다. 50명이 있으면 그 확률은 97%에 달해, &amp;ldquo;생일이 같은 사람이 없는 쪽이 더 드문&amp;rdquo; 상태가 됩니다.&lt;/p>
&lt;p>왜 우리의 직관은 이토록 현실의 확률과 크게 어긋나는 것일까요?&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="2-직관이-틀리는-이유-나와-누군가와-누군가와-누군가의-차이">2. 직관이 틀리는 이유: &amp;ldquo;나와 누군가&amp;quot;와 &amp;ldquo;누군가와 누군가&amp;quot;의 차이
&lt;/h2>&lt;p>이 문제에서 직관이 틀리는 가장 큰 이유는 우리가 무의식중에 **&amp;ldquo;특정 한 사람(예를 들어 자신)과 생일이 같은 사람이 있을 확률&amp;rdquo;**을 생각하기 때문입니다.&lt;/p>
&lt;p>당신이 파티장에 들어가 &amp;ldquo;나와 생일이 같은 사람이 있을까?&amp;ldquo;라고 찾을 경우, 23명 중에 당신과 생일이 같은 사람이 있을 확률은 겨우 **약 6.1%**밖에 되지 않습니다. (이 확률이 50%를 넘으려면 무려 253명이나 되는 사람이 필요합니다).&lt;/p>
&lt;p>하지만 생일 역설이 묻고 있는 것은 &amp;ldquo;나와 누군가&amp;quot;의 짝이 아닙니다. &lt;strong>&amp;ldquo;파티장에 있는 모든 사람들끼리의 모든 조합(A씨와 B씨, B씨와 C씨, C씨와 A씨…)&amp;rdquo;&lt;/strong> 중에서 한 쌍이라도 일치하면 되는 것입니다.&lt;/p>
&lt;div class="mermaid">graph TD
subgraph "직관의 착각: '나' 중심의 비교"
You["자신"] --- P1["A씨"]
You --- P2["B씨"]
You --- P3["C씨"]
You --- P4["D씨"]
style You fill:#ff9999,stroke:#333,stroke-width:4px
end
subgraph "현실: '전원과 전원'의 모든 조합 비교"
A["A씨"] --- B["B씨"]
A --- C["C씨"]
A --- D["D씨"]
B --- C
B --- D
C --- D
end&lt;/div>
&lt;p>단 4명인 그룹에서도 &amp;ldquo;자신&amp;quot;을 중심으로 한 비교는 3가지지만, 모두끼리의 비교라면 6가지(${}_4 C_2 = 6$)가 존재합니다.
인원이 23명으로 늘어나면 짝의 조합은 무려 &lt;strong>253가지&lt;/strong>(${}_{23} C_2$)로 폭발적으로 증가합니다.
253쌍이나 되는 짝이 있다면, 그 중 한 쌍 정도는 &amp;ldquo;365분의 1&amp;quot;의 확률을 뽑아도 이상하지 않을 것 같다는 생각이 들지 않으십니까?&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="3-수학에-의한-증명-여사건을-사용한-명쾌한-해법">3. 수학에 의한 증명: 여사건을 사용한 명쾌한 해법
&lt;/h2>&lt;p>&amp;ldquo;적어도 한 쌍이 생일이 같을 확률&amp;quot;을 정면으로 계산하는 것은 매우 어렵습니다(한 쌍만 같은 경우, 두 쌍이 같은 경우, 세 명이 생일이 같아지는 경우… 등 패턴이 너무 많기 때문입니다).
그래서 확률론의 기본 테크닉인 **&amp;ldquo;여사건(余事象)&amp;rdquo;**을 사용합니다.&lt;/p>
&lt;p>여사건이란 &amp;ldquo;일어나지 않을 확률&amp;quot;을 말합니다.
즉, **&amp;ldquo;모두의 생일이 제각각일(한 쌍도 겹치지 않을) 확률&amp;rdquo;**을 계산하여, 그것을 100%(1)에서 빼면 구하고자 하는 확률이 나옵니다.&lt;/p>
$$ P(\text{적어도 2명이 같음}) = 1 - P(\text{모두가 다른 생일}) $$
&lt;p>그럼 순서대로 파티장에 들어오는 사람을 상상하며 계산해 봅시다.&lt;/p>
&lt;ol>
&lt;li>&lt;strong>첫 번째 사람&lt;/strong>: 누구와도 겹칠 걱정이 없습니다. 확률은 $\frac{365}{365}$입니다.&lt;/li>
&lt;li>&lt;strong>두 번째 사람&lt;/strong>: 첫 번째 사람과 다른 생일이어야 합니다. 남은 364일이라면 안전합니다. 확률은 $\frac{364}{365}$입니다.&lt;/li>
&lt;li>&lt;strong>세 번째 사람&lt;/strong>: 앞의 두 사람과 다른 생일이어야 합니다. 남은 363일이라면 안전합니다. 확률은 $\frac{363}{365}$입니다.&lt;/li>
&lt;/ol>
&lt;p>이것을 $n$번째 사람까지 곱하면, 모두의 생일이 제각각일 확률 $P(n)'$의 일반항을 얻을 수 있습니다.&lt;/p>
$$ P(n)' = \frac{365}{365} \times \frac{364}{365} \times \frac{363}{365} \times \dots \times \frac{365 - (n - 1)}{365} $$
$$ P(n)' = \prod_{k=1}^{n-1} \left(1 - \frac{k}{365}\right) $$
&lt;p>따라서, 구하고자 하는 &amp;ldquo;적어도 2명이 생일이 같을 확률 $P(n)$&amp;ldquo;은 다음과 같아집니다.&lt;/p>
$$ P(n) = 1 - \prod_{k=1}^{n-1} \left(1 - \frac{k}{365}\right) $$
&lt;p>이 식에 인원수 $n$을 대입해 보면, 놀라운 속도로 확률이 상승하는 것을 알 수 있습니다.&lt;/p>
&lt;ul>
&lt;li>$n = 10$일 때, 확률은 약 &lt;strong>11.7%&lt;/strong>&lt;/li>
&lt;li>$n = 23$일 때, 확률은 약 &lt;strong>50.7%&lt;/strong> (여기서 50%를 넘습니다!)&lt;/li>
&lt;li>$n = 40$일 때, 확률은 약 &lt;strong>89.1%&lt;/strong>&lt;/li>
&lt;li>$n = 70$일 때, 확률은 약 &lt;strong>99.9%&lt;/strong>&lt;/li>
&lt;/ul>
&lt;div class="mermaid">pie title "23명이 모였을 때의 확률"
"생일이 같은 짝이 있다 (50.7%)" : 50.7
"모두 다르다 (49.3%)" : 49.3&lt;/div>
&lt;hr>
&lt;h2 id="4-테일러-전개에-의한-근사-계산">4. 테일러 전개에 의한 근사 계산
&lt;/h2>&lt;p>곱셈을 23번이나 직접 계산하는 것은 힘드니, 수학적인 근사식을 사용하여 조금 더 직관적으로 이해해 봅시다.&lt;/p>
&lt;p>지수 함수 $e^{-x}$의 테일러 전개를 생각해 봅니다. $x$가 충분히 작을 때, 다음과 같은 근사가 성립합니다.
&lt;/p>
$$ e^{-x} \approx 1 - x $$
&lt;p>앞서 구한 각 항 $\left(1 - \frac{k}{365}\right)$에 이를 적용하면,
&lt;/p>
$$ 1 - \frac{k}{365} \approx e^{-\frac{k}{365}} $$
&lt;p>이것을 모두 곱하면 (지수 법칙에 의해 덧셈이 되므로),
&lt;/p>
$$ P(n)' \approx e^{-\frac{1}{365}} \times e^{-\frac{2}{365}} \times \dots \times e^{-\frac{n-1}{365}} $$
$$ P(n)' \approx \exp\left(-\sum_{k=1}^{n-1} \frac{k}{365}\right) $$
&lt;p>1부터 $n-1$까지의 합은 $\frac{n(n-1)}{2}$ (즉, 조합의 수 ${}_n C_2$)이므로,
&lt;/p>
$$ P(n)' \approx \exp\left(-\frac{n(n-1)}{2 \times 365}\right) $$
&lt;p>이 식에서 확률이 50% ($0.5$)가 될 때의 $n$을 구합니다.
&lt;/p>
$$ 0.5 = e^{-\frac{n(n-1)}{730}} $$
&lt;p>
양변의 자연로그를 취합니다 ($\ln 0.5 \approx -0.693$).
&lt;/p>
$$ -0.693 = -\frac{n(n-1)}{730} $$
$$ n(n-1) = 0.693 \times 730 \approx 505.89 $$
&lt;p>$n^2 \approx 506$으로 근사하면, $n = \sqrt{506} \approx 22.49$
멋지게 **$n \approx 23$**이라는 답이 도출되었습니다!&lt;/p>
&lt;hr>
&lt;h2 id="5-일상생활로의-응용과-해시-충돌">5. 일상생활로의 응용과 &amp;ldquo;해시 충돌&amp;rdquo;
&lt;/h2>&lt;p>이 역설은 단순한 파티의 이야깃거리가 아닙니다. 현대의 IT 사회를 지탱하는 &lt;strong>암호 이론과 정보 보안&lt;/strong>에서 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.&lt;/p>
&lt;p>컴퓨터 시스템에서는 비밀번호나 파일의 동일성을 빠르게 확인하기 위해 &amp;ldquo;해시 함수&amp;quot;라는 구조를 사용합니다. 해시 함수는 어떤 데이터를 넣어도 일정한 길이의 무작위 문자열(해시값)을 반환합니다.
하지만 이 해시값이 우연히 같아지는 현상을 **&amp;ldquo;해시 충돌(Hash Collision)&amp;rdquo;**이라고 부릅니다.&lt;/p>
&lt;p>해시 충돌은 바로 생일 역설과 같은 원리로 발생합니다.
&amp;ldquo;해시값의 종류가 천문학적인 수이기 때문에 충돌 따위는 좀처럼 일어나지 않을 것이다&amp;quot;라는 인간의 직관에 반하여, 공격자가 대량의 데이터를 무작위로 생성해 &amp;ldquo;어떤 것과 어떤 것이 일치하는(생일이 겹치는) 짝&amp;quot;을 찾아내는 것은 상상 이상으로 간단합니다.&lt;/p>
&lt;p>이것을 **&amp;ldquo;생일 공격(Birthday Attack)&amp;rdquo;**이라고 부릅니다.
보안 시스템을 설계하는 엔지니어는 이 &amp;ldquo;직관보다 훨씬 빠르게 충돌이 일어난다&amp;quot;는 수학적 사실을 전제로 하여, 해시값의 길이를 매우 길게 설정함으로써 안전성을 담보하고 있습니다.&lt;/p>
&lt;h2 id="6-요약-인간-직관의-한계">6. 요약: 인간 직관의 한계
&lt;/h2>&lt;p>생일 역설은 &lt;strong>&amp;ldquo;지수 함수적인 증가&amp;quot;나 &amp;ldquo;조합의 폭발&amp;quot;에 대해 인간의 직관이 얼마나 취약한지&lt;/strong>를 보여주는 완벽한 예입니다.&lt;/p>
&lt;p>우리는 직선적인 (덧셈적인) 증가에는 강하지만, 짝의 수가 $n^2$의 속도로 폭발적으로 늘어나는 현상을 뇌 속에서 시뮬레이션할 수 없습니다.
&amp;ldquo;365라는 큰 숫자에 비해 23이라는 숫자는 너무 작다&amp;quot;는 직관의 이면에는, 23명이 만들어내는 **&amp;ldquo;253가닥의 보이지 않는 실(짝)&amp;rdquo;**이 사방으로 뻗어 있는 것입니다.&lt;/p>
&lt;p>다음에 사람들이 모이는 장소에 갔을 때는, 눈에 보이는 &amp;ldquo;인원수&amp;quot;뿐만 아니라 그 사이에 무수히 존재하는 &amp;ldquo;조합의 실&amp;quot;을 상상해 보세요. 세상이 보이는 방식이 조금은 수학적으로 바뀔 것입니다.&lt;/p></description></item></channel></rss>