몬티홀 시뮬레이터

바꿔야 유리한 진짜 이유. 3·10·100·1000문 시뮬과 베이즈 추론으로 직관을 깨다.

2026년 9월 기준 점검표준 규칙(진행자가 자동차 위치를 알고 항상 고르지 않은 염소 문을 엶) 아래 조건부확률 · 변형 규칙 3종 · 시뮬레이션 표본오차 표는 빌드 시 계산출처 Selvin (1975) — The American Statistician(새 창) ·New York Times (1991) — 몬티홀 논쟁 보도(새 창) ·Rosenthal — Monty Hall, Monty Fall, Monty Crawl(새 창)작성 리만 (Youtil 운영자)

① 자동차는 문 중 하나 뒤에 있습니다. 문을 고르세요.

가이드

알아두면 좋은 내용

리만 작성 · Youtil 운영자 소개
최종 업데이트 2026.09.26 · 읽는 시간 약 9분

몬티홀 문제란?

미국 TV 쇼 “Let’s Make a Deal”의 진행자 몬티 홀(Monty Hall)의 이름을 딴 확률 퍼즐입니다. 처음 문제로 정리한 사람은 통계학자 스티브 셀빈(Steve Selvin)으로, 1975년 학술지 The American Statistician에 투고한 글에서 바꾸는 쪽이 유리하다는 풀이를 실었습니다. 널리 알려진 계기는 1990년 매릴린 보스 사반트(Marilyn vos Savant)의 잡지 칼럼 “Ask Marilyn”입니다. “바꾸는 게 이득”이라는 답에 약 1만 통의 편지가 쏟아졌고, 그중 박사 학위 소지자가 보낸 것만 1,000통 가까이였으며 대부분 사반트가 틀렸다는 내용이었다고 뉴욕타임스(1991)가 전했습니다.

결과적으로 사반트가 옳았습니다. 문을 바꾸면 당첨 확률이 2/3(약 66.7%)로, 유지했을 때의 1/3(약 33.3%)보다 두 배 높습니다. 이 문제는 직관과 확률이 충돌하는 대표 사례로 통계학·의사결정 교재에 자주 등장합니다.

핵심:진행자가 “염소 문을 알고” 일부러 연다는 점이 비밀입니다. 이 정보가 문의 확률 배분을 바꿉니다.

정확한 규칙

①

세 개의 문 뒤에 자동차 1대와 염소 2마리가 무작위로 배치됩니다.

②

참가자가 문 하나를 고릅니다.

③

진행자는 자동차 위치를 알고 있으며, 참가자가 고르지 않은 문 중 반드시 염소가 있는 문을 엽니다.

④

진행자가 열 수 있는 문이 두 개라면 무작위로 하나를 엽니다.

⑤

참가자는 처음 선택을 유지하거나 남은 다른 문으로 바꿀 수 있습니다.

* 이 규칙이 지켜지지 않으면(예: 진행자가 무작위로 연다면) 결과가 달라집니다. “진행자가 의도적으로 염소를 연다”는 조건이 2/3 확률의 핵심입니다.

3가지 증명 방법

증명 1 · 경우의 수로 풀기

처음 선택이 자동차일 확률은 1/3, 염소일 확률은 2/3입니다. 진행자는 이 확률을 바꾸지 못합니다(이미 선택된 문을 열지 않으므로).

  • 처음에 자동차를 골랐다면 (1/3) → 바꾸면 진다.
  • 처음에 염소를 골랐다면 (2/3) → 진행자가 다른 염소를 열어주므로 바꾸면 반드시 자동차.

증명 2 · 모든 경우 표로 확인

참가자가 항상 1번 문을 고른다고 가정(대칭이므로 일반성 유지).

자동차 위치진행자가 여는 문유지하면바꾸면
1번2 또는 3🚗 자동차🐐 염소
2번3번🐐 염소🚗 자동차
3번2번🐐 염소🚗 자동차

→ 유지: 1/3 승, 바꾸기: 2/3 승

증명 3 · 베이즈 정리

참가자가 1번 선택 · 진행자가 3번 염소 공개 상황에서 자동차가 2번 문에 있을 조건부 확률:

P(car=2 | open=3) =
[P(open=3|car=2) × P(car=2)] / P(open=3)
= (1 × 1/3) / (1/2) = 2/3

분자에서 자동차가 2번일 때 진행자는 3번을 열 수밖에 없으므로 확률 1. 반면 자동차가 1번이면 진행자는 2·3 중 아무거나 열 수 있어 1/2. 이 비대칭이 2/3를 만듭니다.

사람들이 틀리는 이유

🧩 대칭성 오류

문이 두 개 남았으니 50:50이라 생각하지만, 두 문의 “역사”가 다릅니다. 내가 고른 문은 무작위로 골라진 것이고, 남은 문은 진행자가 염소를 치워준 뒤의 “선별된” 문입니다.

🎲 정보 무시

진행자의 선택은 무작위가 아닌 “자동차를 아는 사람의 의도적 선택”입니다. 이 정보가 남은 문으로 확률을 몰아넣습니다.

🔄 고착 편향

사람은 자기가 이미 내린 선택을 바꾸기 싫어합니다(현상유지 편향). 바꿔서 지면 더 후회할 것 같다는 심리가 합리적 선택을 막습니다.

🔢 작은 표본

3개 문은 직관적으로 확률 차이가 잘 보이지 않습니다. 100문으로 확장하면(아래 참조) “99문 중 남은 하나”로 자동차 확률이 몰리는 게 명백해집니다.

현실에서의 응용

🏥

의학 진단

양성 결과가 나왔을 때 추가 정보(유병률·재검 결과)로 확률이 어떻게 갱신되는지 이해하는 데 활용됩니다.

💼

의사결정

새 정보가 등장했을 때 기존 선택을 유지할지 바꿀지 판단하는 기준을 제시합니다. 매몰비용 오류 교정에도 유용.

🤖

AI·ML

베이지안 추론의 기초. 사전확률(Prior)에 증거(Evidence)를 곱해 사후확률(Posterior)을 갱신하는 직관을 제공합니다.

🔍

수사·감사

용의자를 좁히는 과정, 회계 표본 추출 후 재조사 시 남은 표본의 위험도 재평가에 같은 논리가 쓰입니다.

N문 확장 — 문이 많을수록 직관 명확

본 도구의 [자동 시뮬레이션] 탭에서 문 개수를 3·5·10·100·1000개로 변경 가능합니다. 표준 몬티홀(진행자가 N-2개 염소 공개)에서 바꾸기 승률은 (N-1)/N로 수렴합니다.

문 개수유지 승률바꾸기 승률차이
3개33.3%66.7%2배
5개20%80%4배
10개10%90%9배
100개1%99%99배
1,000개0.1%99.9%999배
핵심 직관
“내가 고른 문 = 무작위 1개 (1/N)” vs “진행자가 N-2개 염소를 치워준 마지막 1문 = (N-1)/N에 정보 농축”. 진행자가 1개만 열고 N−2개가 남는다면 바꿀 문을 다시 무작위로 골라야 해서 바꾸기 승률은 (N−1)/(N(N−2))로 줄어듭니다 — 4문이면 37.5%로, 유지(25%)보다는 여전히 높습니다.

변형 규칙 3가지 — 진행자의 의도가 결과를 결정

같은 “두 문 중 하나” 상황이라도 그 상황이 어떻게 만들어졌는가에 따라 확률이 완전히 달라집니다. 본 도구의 [자동 시뮬레이션] 탭에서 3가지 모두 직접 비교 가능.

🟢 표준 몬티홀

규칙: 진행자가 자동차 위치를 알고 의도적으로 염소 문 공개

→ 바꾸기 67% / 유지 33%

진행자 정보 → 남은 문에 확률 농축.

🟡 무작위 공개 (= 몬티 폴)

규칙: 진행자가 위치를 모르고 아무 문이나 엶 — 또는 우연히 염소가 열림(몬티 폴). 자동차 노출 시 무효

→ 바꾸기 50% / 유지 50%

진행자 정보 X → 베이지안 갱신 없음. “무작위 진행자”와 “몬티 폴”은 다른 이야기지만 수학적으로 동일한 시나리오입니다.

🔴 악마 몬티

규칙: 진행자가 참가자가 자동차 골랐을 때만 염소 공개 (함정)

→ 바꾸기 0% / 유지 100%

진행자 의도 = 참가자 패배 유도.

베이즈 추론의 본질
“정보의 질”이 확률을 바꿉니다. 같은 결과 화면이라도 그 정보가 어떻게 생성되었는지(생성 메커니즘)에 따라 사후확률이 달라집니다. 무작위 공개에서 50:50이 되는 이유는 진행자가 자동차를 열어 버릴 수 있었는데 ‘운 좋게’ 염소가 나왔기 때문이고, 악마 몬티에서 바꾸기가 0%인 이유는 제안 자체가 ‘당신이 자동차를 골랐다’는 신호이기 때문입니다.

시뮬레이션 결과 읽는 법 — 몇 번 돌려야 믿을 수 있나

자동 시뮬레이션은 매 판 자동차 위치와 첫 선택을 새로 뽑는 무작위 실험이라, 같은 설정이라도 돌릴 때마다 승률이 조금씩 다르게 나옵니다. 그 흔들림의 크기는 시행 횟수로 정해집니다. 아래 표는 이론 승률을 중심으로 결과가 95% 확률로 들어올 범위(정규근사 ±1.96×√(p(1−p)/n))를 시뮬레이터의 시행 횟수 버튼별로 계산한 값입니다.

시행 횟수표준 · 바꾸기 95% 범위무작위 공개 · 유효 판 수무작위 공개 · 50% ± 오차악마 몬티 · 유효 판 수
10회37.4~95.9%약 7판±37.0%p약 3판
100회57.4~75.9%약 67판±12.0%p약 33판
1,000회63.7~69.6%약 667판±3.8%p약 333판
10,000회65.7~67.6%약 6,667판±1.2%p약 3,333판

오차는 시행 횟수의 제곱근에 반비례해서, 범위를 절반으로 좁히려면 4배를 더 돌려야 합니다. 10회는 범위가 너무 넓어(정규근사도 거칠어) 약 21% 확률로 바꾸기 승수가 유지와 같거나 적게 나옵니다. 100회만 돼도 바꾸기 범위(57~76%)와 유지 범위(24~43%)가 겹치지 않고, 1,000회면 오차가 ±2.9%p로 좁아져 66.7%가 또렷하게 보입니다. 변형 규칙에서는 진행자가 자동차를 열어 버린 판(무작위 공개)이나 진행자가 제안하지 않은 판(악마 몬티)을 빼고 ‘유효’ 판만 세기 때문에, 같은 1,000회라도 실제로 승률을 재는 판 수가 줄어 오차가 커집니다. 악마 몬티는 유효한 판에서 바꾸면 항상 지므로 판 수와 관계없이 바꾸기 0%로 나옵니다.

자주 묻는 질문

두 문이 남았는데 왜 50:50이 아닌가요?
두 문의 확률이 동등하려면 처음부터 동일한 조건이었어야 합니다. 내가 고른 문은 아무 정보 없이 무작위로 1/3 확률로 고른 것이고, 남은 문은 진행자가 염소 하나를 제거해준 “선별된” 문입니다. 두 문의 이력이 다르므로 확률도 다릅니다.
진행자가 아무 문이나 무작위로 열면 어떻게 되나요?
그 경우 바꾸나 유지나 50:50이 됩니다. 몬티홀 문제의 핵심은 “진행자가 자동차 위치를 알고 의도적으로 염소 문을 연다”는 조건입니다. 진행자가 실수로 자동차를 열어버릴 수 있다면 확률 구조가 완전히 달라집니다. 본 도구의 [자동 시뮬레이션] 탭에서 [무작위 공개 (= 몬티 폴)] 변형으로 직접 확인 가능.
처음 선택한 문이 열린 문 바로 옆에 있다면?
문의 물리적 위치는 확률과 무관합니다. 중요한 건 “고른 문 / 고르지 않은 문” 그룹 구분뿐입니다. 내가 고른 문은 1/3, 나머지 그룹(염소 제거 전 2/3)의 자동차 확률이 마지막 남은 문 하나에 몰립니다.
실제로 해보면 정말 2/3이 나오나요?
네. 위 시뮬레이터에서 1,000번 이상 돌리면 바꾸기 전략의 승률이 66.7% 부근으로 수렴하는 것을 확인할 수 있습니다. 시행 횟수가 적으면 편차가 크니 최소 1,000회 이상 권장합니다(대수의 법칙). 1,000회일 때 바꾸기 승률의 95% 범위는 약 63.7~69.6%이고, 10회만 돌리면 약 21% 확률로 바꾸기 승수가 유지와 같거나 적게 나옵니다.
100문으로 확장하면 더 명확하다고 하던데?
맞습니다. 문이 100개고 내가 하나 고르면 자동차 확률은 1/100. 진행자가 나머지 99개 중 염소 문 98개를 열어주면, 남은 한 문의 확률은 99/100이 됩니다. 바꾸는 게 99배 유리하다는 게 직관적으로 보입니다. 본 도구의 [자동 시뮬레이션] 탭에서 문 개수를 100개로 설정하면 1,000회 시뮬에서 약 99% 수렴 확인 가능.
문이 100개면 진짜 바꾸는 게 99% 확률인가요?
네, 표준 몬티홀(진행자가 N-2개 염소 공개)에서:
• 100개 문 중 1개 선택 → 자동차 확률 1%
• 진행자가 98개 염소 공개 → 남은 1개에 99% 농축
• 1,000회 시뮬: 바꾸기 약 990회 승
문 개수별 바꾸기 승률 — 3개 67% / 10개 90% / 100개 99% / 1,000개 99.9%. 많을수록 직관이 명확해집니다.
N문 확장 시뮬에서 진행자가 N-2개를 다 여나요?
본 도구의 표준 모드는 모든 N에서 진행자가 N-2개 염소를 공개하고 1개만 남기는 풀 몬티홀(Full Monty)을 가정합니다. 따라서 바꾸기 승률은 항상 (N-1)/N로 수렴합니다. 다른 변형(진행자가 1개만 여는 경우 등)은 [왜 바꿔야 할까?] 탭의 N개 일반화 표 참고.
시험 답 바꾸기와 몬티홀이 같은 원리인가요?
메커니즘이 다릅니다. 자주 혼동되는 부분입니다.
몬티홀 — 진행자가 염소를 공개하는 객관적 새 정보가 더해져 확률이 재배분 → 바꾸기가 수학적으로 유리(2/3).
시험 답 바꾸기 — 흔히 “첫 직감이 옳다”고 믿지만(first instinct fallacy), 여러 연구에서는 실제로 답을 고친 경우 오답→정답 전환이 정답→오답보다 많아 평균 점수가 오르는 경향이 보고됩니다. 다만 이는 몬티홀처럼 객관적 새 정보가 더해진 것이 아니라 재검토 효과이며, 근거 없는 불안만으로 바꾸는 것은 권장되지 않습니다.
핵심 차이: 몬티홀은 외부 정보, 시험은 본인의 재검토.
실제 카지노 도박에 응용 가능한가요?
응용 불가. 카지노 게임은 몬티홀과 다릅니다. 진행자가 정보를 가지지 않은 단순 무작위(룰렛·블랙잭) + 항상 카지노 유리하게 설계(House Edge). 몬티홀 같은 베이즈 추론은 의학·과학 추론, 베이지안 머신러닝, 검찰 수사·법정 판단 등에 응용됩니다. 도박 문제가 걱정되면 도박문제 상담전화 1336 또는 정신건강 위기상담 1577-0199로 도움을 요청하세요.
일상에서 몬티홀 같은 상황이 있나요?
베이즈 추론이 필요한 상황 다수:
• 의학 검사 양성 — 유병률 1% 질병을 민감도·특이도가 각각 99%인 검사로 진단하면, 양성이 나와도 실제 질병일 확률은 약 50%입니다(나머지 절반은 위양성). “정확도 99%”라는 표현의 직관과 크게 다릅니다
• 의사결정 — 새 정보 등장 시 기존 선택 재평가, 매몰비용 오류 교정
• AI·머신러닝 — 베이지안 추론 핵심 (사전확률 × 증거 = 사후확률)
• 수사·감사 — 용의자 좁히기, 회계 표본 재조사

참고 자료

  1. Selvin (1975) — The American Statistician(새 창)doi.org
  2. New York Times (1991) — 몬티홀 논쟁 보도(새 창)nytimes.com
  3. Rosenthal — Monty Hall, Monty Fall, Monty Crawl(새 창)probability.ca
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