여럿이 가위바위보를 하면 몇 판 만에 끝날까 — 10명이면 평균 24판입니다
핵심 요약 — 여럿이 한꺼번에 가위바위보를 하면 손이 딱 두 종류만 나와야 승부가 납니다. 그 확률은 3(2^n − 2) ÷ 3^n이라 3명은 66.7%, 5명은 37.0%, 10명은 5.19%로 떨어집니다. 이긴 사람끼리 다시 하면서 한 명이 남을 때까지 걸리는 판수를 정확히 계산하면 5명 4.49판, 8명 12.10판, 10명 24.35판, 20만 번 시뮬레이션으로도 10명은 24.33판이었습니다. 15명이면 평균 159판입니다. 그런데 반으로 나눠 각자 대표를 뽑고 대표끼리 붙으면 10명도 6.31판이면 끝납니다.
둘이 하면 세 판에 두 번은 끝납니다
두 사람이 가위바위보를 하면 나올 수 있는 조합은 3 × 3 = 9가지입니다. 이 중 같은 손을 내는 3가지만 비기고 나머지 6가지는 승부가 납니다. 한 판에 끝날 확률 66.7%, 평균 1.5판이면 끝납니다.
문제는 사람이 늘 때입니다. 청소 당번이나 술래, 발표 순서를 정하려고 열 명이 둘러서서 "가위바위보!"를 외치면 좀처럼 끝나지 않습니다. 기분 탓이 아닙니다.
여럿이면 왜 자꾸 비길까
여럿이 한꺼번에 낼 때 승부가 나려면 손이 정확히 두 종류만 나와야 합니다.
- 모두 같은 손 → 비김
- 가위·바위·보가 셋 다 나옴 → 서로 물고 물려서 비김
- 두 종류만 나옴 → 이기는 손을 낸 사람들이 이김
두 종류만 나오는 경우를 세 봅시다. 어느 두 손이 나올지 고르는 방법이 3가지, 그 두 손으로 n명이 내는 방법이 2^n가지인데 한 손으로만 쏠린 2가지는 빼야 합니다. 그래서 3 × (2^n − 2)가지, 전체 3^n가지로 나누면 승부가 날 확률입니다.
| 인원 | 승부가 날 확률 | 평균 몇 판에 한 번 | 한 판에 딱 한 명만 이길 확률 |
|---|---|---|---|
| 2명 | 66.67% | 1.5판 | 66.667% |
| 3명 | 66.67% | 1.5판 | 33.333% |
| 4명 | 51.85% | 1.9판 | 14.815% |
| 5명 | 37.04% | 2.7판 | 6.173% |
| 6명 | 25.51% | 3.9판 | 2.469% |
| 7명 | 17.28% | 5.8판 | 0.960% |
| 8명 | 11.61% | 8.6판 | 0.366% |
| 9명 | 7.77% | 12.9판 | 0.137% |
| 10명 | 5.19% | 19.3판 | 0.051% |
| 12명 | 2.31% | 43.3판 | 0.007% |
| 15명 | 0.69% | 146.0판 | 0.0003% |
재미있는 점이 하나 있습니다. 3명은 2명과 승부 확률이 똑같이 66.67%입니다. 셋이 모두 다른 손을 낼 확률(22.2%)이 생기지만, 셋 모두 같은 손을 낼 확률이 33.3%에서 11.1%로 줄어서 정확히 맞바꿔지거든요.
그 뒤로는 빠르게 무너집니다. 10명이면 94.80%의 판에서 가위·바위·보가 셋 다 나옵니다. 승부가 나는 판을 만나기까지 평균 19.3판을 다시 내야 합니다. 한 판에 딱 한 명만 이겨서 곧바로 끝날 확률은 0.051%, 거의 없습니다.
한 명이 남을 때까지 몇 판일까
보통은 이긴 사람들이 남아 다시 합니다. 10명이 해서 바위 4명, 가위 6명이 나왔다면 바위 4명이 다음 판으로 갑니다. 이렇게 한 명이 남을 때까지 몇 판이 걸릴까요.
이건 사람 수가 줄어드는 사슬로 정확히 계산할 수 있습니다. n명이 낼 때 k명이 이길 확률은 3 × C(n, k) ÷ 3^n이고, 비기면 n명 그대로 다시 합니다. 그래서
n명의 평균 판수 = (1 + Σ k명이 이길 확률 × k명의 평균 판수) ÷ 승부가 날 확률
을 2명부터 차례로 쌓아 올리면 됩니다. 계산이 맞는지 보려고 인원마다 20만 번씩 실제로 돌려 봤습니다(시드 고정).
| 인원 | 평균 판수(정확) | 시뮬레이션 | 열 번 중 아홉 번은 이 안에 | 3판 안에 끝날 확률 |
|---|---|---|---|---|
| 2명 | 1.50판 | 1.50판 | 3판 | 96.3% |
| 3명 | 2.25판 | 2.25판 | 4판 | 85.2% |
| 4명 | 3.21판 | 3.21판 | 6판 | 64.6% |
| 5명 | 4.49판 | 4.48판 | 8판 | 42.6% |
| 6명 | 6.22판 | 6.23판 | 11판 | 25.6% |
| 8명 | 12.10판 | 12.13판 | 23판 | 8.1% |
| 10명 | 24.35판 | 24.33판 | 50판 | 2.3% |
| 15명 | 158.87판 | 159.10판 | 351판 | 0.1% |
| 20명 | 1,142.90판 | 1,145.56판 | 2,592판 | 0.0% |
계산과 시뮬레이션이 소수점 첫째 자리까지 맞습니다. 승부가 나면 평균적으로 딱 절반이 이기고 절반이 떨어지는데(10명이면 평균 5.00명이 이김), 문제는 그 한 번의 승부를 만나기가 어렵다는 겁니다.
10명이면 평균 24판이지만 운이 없으면 50판 이상 걸리는 일도 열 번에 한 번꼴입니다. 20만 번 중 가장 길었던 판은 235판이었습니다.
"비기면 다시"는 몇 명까지 할 만할까
한 판에 5초쯤 걸린다고 치면 이렇게 됩니다.
| 인원 | 평균 판수 | 5초씩이면 |
|---|---|---|
| 5명 | 4.49판 | 약 22초 |
| 7명 | 8.65판 | 약 43초 |
| 10명 | 24.35판 | 약 2분 |
| 15명 | 158.87판 | 약 13분 |
| 20명 | 1,142.90판 | 약 1시간 35분 |
체감으로 갈리는 지점은 승부 한 번 보려고 몇 판을 내야 하느냐입니다. 5명까지는 두세 판에 한 번 승부가 나서 흐름이 끊기지 않습니다. 7명부터 평균 5판을 넘고, 9명부터는 10판을 넘깁니다. 여기서부터는 "또 비겼어" 소리가 반복되면서 지치기 시작합니다. 한꺼번에 하는 건 대여섯 명까지가 무난하고, 그 이상이면 나눠서 하는 편이 낫습니다.
나눠서 하면 얼마나 빨라질까
같은 10명을 세 가지 방식으로 나눠 10만 번씩 돌려 봤습니다. 모둠끼리는 동시에 진행한다고 보고, 가장 늦게 끝나는 모둠을 기다리는 판수로 셌습니다.
- 반으로 나누기: 두 편으로 갈라 각 편에서 한 명씩 뽑고, 두 대표가 1:1로 붙습니다. 편이 4명 이상이면 편 안에서도 다시 반으로 가릅니다.
- 1:1 토너먼트: 둘씩 짝지어 붙고 이긴 사람끼리 다시 짝을 짓습니다.
- 3명씩 모둠: 3명 안팎으로 모둠을 짜서 대표를 뽑고, 대표끼리 같은 방식으로 다시 합니다.
| 인원 | 한꺼번에 | 반으로 나누기 | 1:1 토너먼트 | 3명씩 모둠 |
|---|---|---|---|---|
| 6명 | 6.22판 | 4.41판 | 5.17판 | 4.42판 |
| 10명 | 24.35판 | 6.31판 | 7.45판 | 6.53판 |
| 15명 | 158.87판 | 7.77판 | 8.62판 | 7.86판 |
| 20명 | 1,142.90판 | 8.79판 | 10.63판 | 9.04판 |
(한꺼번에는 정확 계산값, 나머지는 시뮬레이션 평균입니다.)
나누기만 하면 10명이 24판에서 6판대로, 20명은 1,143판에서 9판 안쪽으로 줄어듭니다. 사람이 두 배가 되어도 판수는 몇 판 더 늘 뿐입니다.
1:1 토너먼트보다 반으로 나누기가 조금 더 빠른 이유는 앞의 표에 있습니다. 3명은 2명과 똑같이 66.67% 확률로 승부가 납니다. 3명까지는 한꺼번에 해도 손해가 거의 없으니, 굳이 둘씩 쪼개 단계를 늘릴 필요가 없는 겁니다.
정리하면
- 여럿이 할 때 승부가 날 확률은 3(2^n − 2) ÷ 3^n — 3명 66.67%, 5명 37.04%, 10명 5.19%
- 이긴 사람끼리 다시 하면 한 명 남을 때까지 5명 4.49판, 10명 24.35판, 15명 158.87판
- 시뮬레이션 20만 번으로도 10명 24.33판 — 계산과 맞습니다
- 한꺼번에는 대여섯 명까지가 무난합니다 — 7명부터 승부 한 번에 평균 5판 넘게 걸립니다
- 반으로 나눠 대표끼리 하면 10명 6.31판, 20명도 8.79판이면 끝납니다
자주 묻는 질문
여러 명이 가위바위보를 할 때 승부가 날 확률은 어떻게 계산하나요?
손이 정확히 두 종류만 나와야 승부가 나므로, 두 손을 고르는 3가지 × 그 두 손으로 내는 2^n가지에서 한 손으로 쏠린 2가지를 뺀 값을 전체 3^n으로 나눕니다. 식으로 쓰면 3(2^n − 2) ÷ 3^n이고, 10명이면 5.19%입니다.
10명이 하면 한 명이 남을 때까지 몇 판이 걸리나요?
이긴 사람끼리 다시 하는 방식이면 평균 24.35판입니다. 20만 번 시뮬레이션에서도 24.33판이 나왔고, 열 번 중 한 번꼴로 50판 이상 걸렸습니다.
3명이 하면 2명보다 오래 걸리나요?
한 판에 승부가 날 확률은 둘 다 66.67%로 같습니다. 다만 3명은 승부가 나도 두 명이 남을 수 있어서, 한 명이 남을 때까지는 평균 2.25판으로 2명(1.5판)보다 조금 더 걸립니다.
몇 명부터 나눠서 하는 게 좋나요?
7명부터 승부 한 번 보려면 평균 5판 넘게 내야 하고, 9명부터는 10판을 넘깁니다. 대여섯 명을 넘으면 반으로 나눠 각 편 대표를 뽑고 대표끼리 붙는 편이 훨씬 빠릅니다. 10명 기준으로 24.35판이 6.31판으로 줄어듭니다.
가위바위보는 정말 공평한가요?
모두가 셋 중 하나를 고르게 낸다고 보면 어느 손도 유리하지 않고, 이 글의 계산도 그 가정을 따릅니다. 실제 사람은 버릇이 있어서 특정 손을 더 자주 낼 수 있지만, 그 버릇은 사람마다 달라 여기서는 다루지 않았습니다.
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