알아보고 싶은 것에 맞춰 모드를 고르고 조사 결과를 입력하세요. ‘표지 재포획법’은 연못의 물고기 등의 전체 수를, ‘모집단 속 해당 개수의 추정’은 전체 안에 있는 해당 개수(불량품의 총수 등)를 추정합니다.
이 페이지에서 할 수 있는 것
- 연못의 물고기처럼 ‘전부 셀 수 없는 집단’의 총수를 표지 재포획법(표지를 붙여 놓아준 뒤 다시 잡아 표지의 비율을 알아보는 방법)으로 추정할 수 있습니다
- 모집단 전체의 개수를 알 때(예: 제품 3,000개), 무작위로 뽑은 표본의 결과(예: 100개 중 2개가 불량품)로 모집단 속 해당 개수(전체 불량품의 수)를 추정할 수 있습니다
- 초등학교 6학년에서 배우는 비례식(내항의 곱 = 외항의 곱)으로 푸는 과정을 함께 보여 줍니다. 답은 나눗셈의 정확한 값(분수)과 ‘약 ○’의 어림수 두 가지로 표시합니다
- ‘표본 속의 비율’과 ‘모집단 속의 비율’이 같다는 것을 띠그래프로 비교해 볼 수 있습니다
이 계산은 어디에 쓰일까요?
연못의 물고기, 산의 고라니, 호수의 외래 어종(배스·블루길 등)처럼 ‘전부 셀 수 없는 생물의 수’를 조사할 때는 이 페이지의 표지 재포획법이 실제로 쓰입니다. 수산 자원 관리나 외래종 대책에서는 개체 수의 추정값이 포획량이나 대책의 규모를 정하는 기초 자료가 됩니다.
다만 이 방법은 ‘표지가 떨어지지 않는다’, ‘조사하는 동안 개체의 출입(태어남·죽음·이동)이 적다’, ‘표지를 붙인 개체가 전체에 잘 섞인다’ 같은 조건이 갖춰져 있다는 것이 전제이며, 실제 조사에서는 시기나 방법을 궁리해 이 전제에 가깝게 만듭니다.
배터리 수명 시험이나 통조림 내용물 검사처럼 ‘조사하면 제품이 망가지거나 팔 수 없게 되는’ 검사는 전수조사를 할 수 없습니다. 그래서 표본을 무작위로 뽑아 조사하고, 그 안의 불량품 비율로 전체 불량품의 수를 추정합니다.
표본 100개 중 불량 2개로 ‘전체로는 약 60개’라고 어림하는 형태의 계산은 품질 관리의 가장 기본적인 도구 가운데 하나입니다.
‘대통령 직무 수행 지지율’ 같은 여론조사는 한국의 유권자 전체를 조사하는 것이 아니라, 무작위로 뽑은 1,000명 안팎 규모의 표본을 조사해 전체의 비율을 추정합니다. TV 시청률도 조사 대상이 된 가구라는 표본으로 전체의 시청 비율을 추정한 수치입니다.
표본이 무작위로 뽑히기만 하면 적은 표본으로도 전체를 꽤 정확하게 추정할 수 있다는 것이 표본조사의 힘입니다(오차가 어느 정도가 될지는 표본의 크기로 정해집니다). 실제 조사에서는 지역이나 연령대의 치우침을 막기 위한 장치(할당이나 가중치 보정 등)도 함께 쓰지만, 토대에 있는 것은 ‘표본의 비율로 전체를 추정한다’는 이 생각입니다.
개표율이 아직 몇 퍼센트인 단계에서 ‘당선 확실’ 자막이 나오는 것은, 출구조사(투표를 마친 사람에게 묻는 조사)나 이미 개표된 일부 표라는 표본으로 전체 득표의 비율을 추정하기 때문입니다.
표본 속의 비율을 전체에 적용해 어림하는 생각은 이 페이지의 비례식 계산과 같은 발상입니다. 실제 당선 예측에서는 과거 선거의 자료와 통계 이론도 함께 써서 신중하게 판단합니다.
공식과 그래프
용어·기호 해설
기호
| \(x\) | 엑스 | 아직 모르는 수(미지수)를 나타낼 때 쓰는 문자입니다. 이 페이지에서는 ‘연못 전체의 수’, ‘모집단 속 해당 개수’처럼 구하고 싶은 추정값을 \(x\)라 하고 비례식을 세웁니다. 미지수에 \(x\)를 쓰는 습관은 옛 수학책의 번역에서 비롯되었다고 합니다. |
| \(m\) | 엠 | 이 페이지에서는 ‘처음에 잡아 표지를 붙인 수’입니다. 표지를 뜻하는 영어 mark의 첫 글자로 기억하면 떠올리기 쉽습니다. 개수를 나타내는 문자로 \(n\)과 짝을 지어서도 자주 씁니다. |
| \(n\) | 엔 | 표본의 개수(두 번째로 잡은 수, 뽑아서 조사한 개수)입니다. number(수)의 첫 글자로, 개수를 나타내는 대표적인 문자입니다. 통계에서는 ‘표본의 크기’를 \(n\)으로 쓰는 관례가 있습니다. |
| \(k\) | 케이 | 표본 속에서 해당한 개수(표지가 붙은 수, 불량품의 수 등)입니다. 개수나 번호를 나타내는 문자로 \(n\), \(m\)과 함께 자주 씁니다. |
| \(N\) | 엔(대문자) | 모집단 전체의 개수입니다. 표본의 개수 \(n\)(소문자)과 구별하기 위해 큰 쪽의 집단을 대문자로 쓰는 통계의 관례입니다. |
| \(a : b\) | 에이 대 비 | 비를 나타내는 표기입니다. ‘:’는 비의 기호로 ‘대’라고 읽습니다. \(a : b = c : d\)처럼 두 비를 등호로 이은 식이 비례식입니다. |
| \(\fallingdotseq\) | 거의 같다 | ‘거의 같다’는 것을 나타내는 기호입니다. ‘약’, ‘대략’이라고 읽기도 합니다. 표본조사의 답은 추정값이므로 등호 대신 이 기호나 ‘약’을 써서 나타냅니다. |
용어
| 표본조사 | 모집단의 일부(표본)만 조사해서 전체의 모습을 추정하는 조사입니다. 전부 셀 수 없는 것이나 조사하면 망가져 버리는 것에 씁니다. 고등학교 ‘확률과 통계’의 모집단과 표본에서 배웁니다. |
| 전수조사 | 모집단의 전부를 빠짐없이 조사하는 것입니다. 인구주택총조사나 학교의 건강검사가 그 예입니다. 전부 조사할 수 있다면 정확하지만, 수고나 비용이 크거나 조사하면 제품이 망가져 버릴 때는 표본조사를 고릅니다. |
| 모집단 | 알아보고 싶은 집단 전체를 말합니다. 연못의 물고기 전부, 공장에서 만든 제품 전부, 한국의 유권자 전체 등입니다. |
| 표본 | 모집단에서 뽑아 실제로 조사하는 일부분입니다. 샘플이라고도 합니다. |
| 표본의 크기 | 표본에 들어 있는 개수(샘플 사이즈)입니다. 표본의 크기가 클수록 추정의 오차는 작아집니다. |
| 무작위 추출 | 제비뽑기처럼 어느 것이나 같은 확률로 뽑히도록 해서 표본을 뽑는 것입니다. 임의추출이라고도 합니다. ‘일부러 고르지 않는다’는 뜻으로, 표본조사의 추정이 성립하기 위한 대전제입니다. |
| 표지 재포획법 | 잡은 개체에 표지(표시)를 붙여 놓아준 뒤, 시간을 두고 다시 잡아서 표지의 비율로 전체 수를 추정하는 방법입니다. 물고기나 야생 동물의 개체 수 조사에서 실제로 쓰이며, 고등학교 생명과학에서도 배웁니다. |
| 비례식 | \(a : b = c : d\)처럼 두 비가 같다는 것을 나타내는 식입니다. ‘내항의 곱 = 외항의 곱’이라는 성질이 있어서 모르는 수를 구할 때 쓸 수 있습니다. |
| 내항 | 비례식 \(a : b = c : d\)의 안쪽에 있는 \(b\)와 \(c\)를 말합니다. 내항의 곱과 외항의 곱은 같습니다. |
| 외항 | 비례식 \(a : b = c : d\)의 바깥쪽에 있는 \(a\)와 \(d\)를 말합니다. 내항의 곱과 외항의 곱은 같습니다. |
| 비율 | 전체 중에서 그 부분이 차지하는 크기입니다. 비교하는 양을 기준량으로 나누어 구합니다. 표본조사는 ‘비율은 모집단에서도 표본에서도 같다’는 생각으로 성립합니다. |
| 어림수 | 대략의 수입니다. 반올림 등으로 적당한 자리까지 나타낸 수입니다. 표본조사의 답은 추정값이므로 ‘약 250’ 같은 어림수로 답하는 것이 표준입니다. |
| 반올림 | 어떤 자리까지의 어림수로 만들 때, 그 바로 아래 자리의 숫자가 4 이하이면 버리고 5 이상이면 올리는 방법입니다. |
| 추정 | 알고 있는 일부의 정보로 전체의 모습을 어림하는 것입니다. 표본조사로 구한 답은 이런 뜻에서 ‘추정값’이라고 부릅니다. |
| 오차 | 추정값과 실제 값의 차이입니다. 표본조사의 결과에는 반드시 오차가 있으며, 표본의 크기를 크게 할수록 오차는 작아집니다. |
먼저 알아 두면 좋은 내용
이 페이지의 계산을 ‘뜻을 이해하고’ 쓸 수 있도록, 미리 알아 두면 좋은 내용을 정리했습니다.
막히면 이 표의 내용으로 돌아가 복습하는 것이 가장 빠른 길입니다.
| 비율(초등학교 6학년, 11~12세) |
|
| 비와 비례식(초등학교 6학년, 11~12세) |
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| 문자와 식, 일차방정식(중학교 1학년, 12~13세) |
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| 어림수와 반올림(초등학교 5학년, 10~11세) |
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Excel로 계산하는 방법
| 처음에 표지를 붙인 수 m | 50 |
| 두 번째로 잡은 수 n | 30 |
| 그중 표지가 붙은 수 k | 6 |
| 전체 수의 추정값 x = m×n÷k | =B1*B2/B3 |
| 소수 첫째 자리에서 반올림한 어림수 | =ROUND(B4,0) |
| 외항 a(전체 수. 연못 예의 답) | 250 |
| 내항 b(표지를 붙인 수) | 50 |
| 내항 c(두 번째로 잡은 수) | 30 |
| 외항 d(그중 표지가 붙은 수) | 6 |
| 내항의 곱 b×c | =B2*B3 |
| 외항의 곱 a×d | =B1*B4 |
| 모집단 전체의 개수 N | 3000 |
| 뽑은 표본의 개수 n | 100 |
| 표본 속 해당 개수 k | 2 |
| 해당 개수의 추정값 x = N×k÷n | =B1*B3/B2 |
| 소수 첫째 자리에서 반올림한 어림수 | =ROUND(B4,0) |
첫 번째 표는 연못 물고기의 예(표지 50마리, 다시 잡은 30마리 중 6마리)로, 답은 250입니다. 나누어떨어지지 않을 때는 B4에 소수가 나오므로, ROUND 함수(반올림)를 거친 B5를 ‘약 ○’의 답으로 읽으세요.
두 번째 표는 비례식 x : 50 = 30 : 6의 x에 답인 250을 넣고, 내항의 곱(B5)과 외항의 곱(B6)이 둘 다 1500으로 같아지는 것을 확인하는 표입니다.
세 번째 표는 제품 3,000개, 표본 100개 중 2개가 불량품인 예로, 답은 60입니다.
Google 스프레드시트로 계산하는 방법
| 처음에 표지를 붙인 수 m | 50 |
| 두 번째로 잡은 수 n | 30 |
| 그중 표지가 붙은 수 k | 6 |
| 전체 수의 추정값 x = m×n÷k | =B1*B2/B3 |
| 소수 첫째 자리에서 반올림한 어림수 | =ROUND(B4,0) |
| 외항 a(전체 수. 연못 예의 답) | 250 |
| 내항 b(표지를 붙인 수) | 50 |
| 내항 c(두 번째로 잡은 수) | 30 |
| 외항 d(그중 표지가 붙은 수) | 6 |
| 내항의 곱 b×c | =B2*B3 |
| 외항의 곱 a×d | =B1*B4 |
| 모집단 전체의 개수 N | 3000 |
| 뽑은 표본의 개수 n | 100 |
| 표본 속 해당 개수 k | 2 |
| 해당 개수의 추정값 x = N×k÷n | =B1*B3/B2 |
| 소수 첫째 자리에서 반올림한 어림수 | =ROUND(B4,0) |
Python으로 계산하는 방법
from fractions import Fraction
# 표지 재포획법: 연못 전체 수의 추정
marked_first = 50 # 처음에 잡아 표지를 붙인 수 m
caught_second = 30 # 두 번째로 잡은 수 n
marked_in_second = 6 # 그중 표지가 붙어 있던 수 k
estimated_total = Fraction(marked_first * caught_second, marked_in_second)
# Fraction(1, 2)를 더하고 버리면, 0.5를 반드시 올리는 반올림이 됩니다
approx_total = int(estimated_total + Fraction(1, 2))
print(f"전체 수의 추정값(분수): {estimated_total}")
print(f"전체 수의 추정값(어림수): 약 {approx_total}")
# 모집단 속 해당 개수의 추정
population = 3000 # 모집단 전체의 개수 N
sample_size = 100 # 뽑은 표본의 개수 n
sample_hits = 2 # 표본 속 해당 개수 k
estimated_count = Fraction(population * sample_hits, sample_size)
approx_count = int(estimated_count + Fraction(1, 2))
print(f"해당 개수의 추정값(분수): {estimated_count}")
print(f"해당 개수의 추정값(어림수): 약 {approx_count}")
LaTeX 등 수식 언어로 쓰는 법(복사 가능)
x = m × n ÷ k
x = \dfrac{m \times n}{k}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>m</mi><mo>×</mo><mi>n</mi></mrow>
<mi>k</mi>
</mfrac>
</mrow>
</math>
x = (m*n)/k
(m*n)/k
x := m*n/k;
x = m*n/k;
x = (m×n)/k
a : b = c : d ⇔ a × d = b × c
a : b = c : d \iff ad = bc
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>a</mi><mo>:</mo><mi>b</mi>
<mo>=</mo>
<mi>c</mi><mo>:</mo><mi>d</mi>
<mo>⇔</mo>
<mi>a</mi><mi>d</mi>
<mo>=</mo>
<mi>b</mi><mi>c</mi>
</mrow>
</math>
a : b = c : d <=> a*d = b*c
a*d == b*c
a*d = b*c;
a*d == b*c
a : b = c : d ⇔ a×d = b×c
x = N × k ÷ n
x = \dfrac{N \times k}{n}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>N</mi><mo>×</mo><mi>k</mi></mrow>
<mi>n</mi>
</mfrac>
</mrow>
</math>
x = (N*k)/n
(N*k)/n
x := N*k/n;
x = N*k/n;
x = (N×k)/n
ChatGPT 에게 물어서 계산하는 방법
당신은 수학(표본조사) 계산 도우미입니다. 다음 계산을 반드시 Python 코드를 실제로 실행해서 하고, 실행 결과의 숫자만을 근거로 답해 주세요(암산이나 추측으로 답하지 마세요). 연못에 있는 물고기의 총수를 표지 재포획법으로 추정합니다. 처음에 50마리를 잡아 표지를 붙여 연못에 되돌려 놓고, 며칠 뒤 30마리를 잡았더니 6마리에 표지가 붙어 있었습니다. 다음 내용을 각각 보여 주세요. 1. 전체 수를 x라 한 비례식(x : 표지 수 = 두 번째로 잡은 수 : 그중 표지가 붙은 수) 2. 내항의 곱 = 외항의 곱으로 푸는 과정 3. 연못 전체 수의 추정값(나누어떨어지지 않으면 약분한 분수와, 일의 자리까지 반올림한 어림수 둘 다) Python에서는 표준 라이브러리 fractions 모듈을 써서 정확하게 계산하고, 계산에 쓴 식과 실행 결과의 숫자를 보여 주세요.
사용법
-
1숫자 입력계산하고 싶은 숫자를 입력란에 입력합니다
-
2계산‘계산’ 버튼을 누릅니다
-
3결과 확인계산 결과가 바로 표시됩니다. 계산의 원리와 공식 해설도 같은 페이지에서 확인할 수 있습니다
DataChef의 특징
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