사다리타기 확률은 공평할까? 20만 번 돌려 본 결과

사다리타기 확률 정리

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사다리타기는 “누가 커피 살래?”를 정할 때 가장 많이 쓰는 방법입니다. 그런데 종이에 대충 그린 사다리가 정말 모두에게 공평할까요? 직접 시뮬레이션을 20만 번씩 돌려 확인해 봤더니, 가로줄이 적은 사다리는 꽤 불공평했습니다.

  • 가로줄이 적으면 출발한 줄 바로 아래 근처에 도착할 확률이 높음
  • 5명 사다리에 가로줄 3개면 내 자리 바로 아래 도착 확률이 약 55%
  • 가로줄이 50개 정도는 되어야 거의 20%씩 공평해짐

사다리타기는 왜 치우칠까

사다리에서 가로줄 하나는 옆 줄과 자리를 한 번 바꾸는 역할을 합니다. 가로줄을 만날 때마다 한 칸씩만 옆으로 움직이기 때문에, 가로줄이 몇 개 없으면 멀리 갈 기회 자체가 적습니다. 그래서 맨 왼쪽에서 출발한 사람이 맨 오른쪽 결과에 도착하려면 가로줄을 적어도 (사람 수 − 1)번은 순서대로 만나야 합니다.

20만 번 시뮬레이션 결과

5명이 하는 사다리에서, 가로줄을 무작위 위치에 k개 그리고 맨 왼쪽(1번)에서 출발했을 때 각 칸에 도착하는 비율입니다. 완전히 공평하다면 모두 20%여야 합니다.

가로줄 수1번 칸2번 칸3번 칸4번 칸5번 칸
3개54.8%32.7%10.9%1.6%0.0%
6개41.8%31.5%17.4%7.0%2.2%
10개33.6%28.1%19.5%11.7%7.1%
20개24.8%23.2%19.9%17.0%15.2%
50개20.3%20.2%20.0%19.7%19.7%

가로줄 3개짜리 사다리에서 1번 자리를 고른 사람은 5번 결과에 절대 갈 수 없습니다. 가로줄이 10개여도 1번 칸과 5번 칸의 확률이 4배 넘게 차이 납니다. 사람이 손으로 그리면 보통 가로줄을 10개 안팎으로 긋기 때문에, 결과 위치를 알고 자리를 고르면 유리해질 수 있다는 뜻입니다.

공평한 사다리를 만드는 법

  1. 결과를 가린 뒤 섞으세요. 사다리를 다 그린 다음 아래 결과(당첨·꽝)를 접어 가리고, 다른 사람이 결과 순서를 정하게 합니다. 결과 위치를 아무도 모르면 출발 자리를 고르는 이점이 사라집니다.
  2. 가로줄을 충분히 그으세요. 사람 수의 10배 정도 가로줄을 그으면 거의 공평해집니다.
  3. 출발 자리는 나중에 정하세요. 사다리를 다 그린 뒤 자리를 고르면 그린 사람이 유리해지지 않습니다.

한그릇 뽑기 사다리타기는 어떻게 하나

사다리타기 도구는 사다리 모양과 상관없이, 결과(당첨·꽝, 직접 입력한 벌칙)의 순서를 브라우저의 암호학적 난수로 먼저 고르게 섞은 뒤 사다리를 그립니다. 그래서 어느 자리를 골라도 각 결과에 도착할 확률이 정확히 같습니다. 사다리는 결과를 보여 주는 연출이고, 공정함은 섞는 단계에서 정해집니다.

사다리 말고 다른 방법이 필요하다면, 항목이 많을 때는 룰렛 돌리기, 한 명만 뽑을 때는 제비뽑기가 더 빠릅니다.

자주 묻는 질문

사다리타기에서 두 사람이 같은 결과에 도착할 수 있나요?

없습니다. 가로줄은 늘 두 줄의 자리를 맞바꾸기만 하므로, 몇 개를 그어도 출발한 사람과 도착하는 결과는 1대1로 짝지어집니다.

이 시뮬레이션은 어떻게 했나요?

5개의 세로줄 사이 4칸 중 한 곳을 무작위로 골라 가로줄을 위에서부터 차례로 긋고, 1번 줄에서 출발해 도착 칸을 기록하는 일을 가로줄 수마다 20만 번씩 반복했습니다. 실제 손그림 사다리는 가로줄 위치가 사람 습관에 따라 더 치우칠 수 있습니다.