러시아 선거의 수학적 증거: 가우스 분포와의 불일치

읽는 시간: 5 분
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📝 원문 정보

  • Title: Mathematical proof of fraud in Russian elections unsound
  • ArXiv ID: 1112.3627
  • 발행일: 2012-01-13
  • 저자: M. V. Simkin

📝 초록 (Abstract)

이 논문은 블로거가 "수학 대 선거 위원회: 가우스 대 추로프"라는 제목으로 작성한 기사를 중심으로, 연합 러시아당의 투표율이 지역구별로 비가우스 분포를 보인다는 점을 지적하고 이를 선거 조작의 증거로 주장하는 내용에 대해 비판적으로 접근합니다. 논문은 가우스 분포는 여러 독립적인 요인이 상호작용할 때 발생한다는 사실을 설명하며, 투표율이 반드시 가우스 분포를 따라야 할 이유가 없다고 주장합니다. 이를 위해 안드레이 마르코프의 모델을 사용하여 의존적인 사건에서 균일 분포가 나타날 수 있음을 보여줍니다.

💡 논문 핵심 해설 (Deep Analysis)

이 논문은 러시아 선거 결과에 대한 수학적 분석과 비판을 중심으로, 특히 가우스 분포와 투표율의 관계를 탐구하고 있습니다. 주요 내용은 다음과 같습니다:
  1. 가우스 분포와 투표율 논문은 블로거가 연합 러시아당의 투표율이 지역구별로 비가우스 분포를 보인다는 점을 지적하고 이를 선거 조작의 증거로 주장하는 내용에 대해 반론합니다. 가우스 분포는 여러 독립적인 요인이 상호작용할 때 발생하며, 이는 자연 현상에서 흔히 볼 수 있는 패턴입니다. 그러나 모든 사회적 현상이 이러한 패턴을 따르지 않는다는 점을 강조합니다.

  2. 마르코프의 모델 논문은 안드레이 마르코프의 모델을 통해 투표율 분포가 가우스 분포를 따르지 않을 수 있음을 설명합니다. 이 모델은 의존적인 사건에서 균일 분포가 나타날 수 있다는 점을 보여줍니다. 예를 들어, 공 문제와 같은 상황에서는 각 시도의 결과가 이전 시도에 영향을 받기 때문에 가우스 분포 대신 균일 분포가 나타납니다.

  3. 선거와 사회적 요인 논문은 선거에서 투표율이 반드시 독립적인 요인만으로 결정되는 것은 아니라는 점을 강조합니다. 이웃, 동료, 친구 등과의 상호작용도 중요한 역할을 하며, 이러한 요인들은 가우스 분포를 따르지 않을 수 있습니다.

  4. 결론 논문은 투표율이 반드시 가우스 분포를 따라야 할 이유가 없다는 점을 주장하며, 선거 조작의 증거로 사용된 비가우스 분포에 대한 해석이 과도하다고 지적합니다. 또한, 모델의 단순화와 실제 사회적 요인 간의 차이점을 고려해야 함을 강조합니다.

이 논문은 수학적 접근과 사회적 요인 사이의 복잡한 관계를 탐구하며, 선거 결과 분석에서 가우스 분포만을 기준으로 하는 것은 제한적일 수 있음을 보여줍니다. 이를 통해 더 포괄적인 분석 방법론이 필요함을 시사하고 있습니다.

참고 문헌 및 추가 자료

📄 논문 본문 발췌 (Excerpt)

## 선거와 가우스 분포에 대한 비판

블로거는 “수학 대 선거 위원회: 가우스 대 추로프"라는 제목의 기사에서 연합 러시아당의 투표율이 지역구별로 비가우스 분포를 보인다고 지적했습니다. 그는 이것이 선거 조작의 증거라고 주장하며, 가우스 분포는 항상 여러 요인이 상호작용할 때 발생한다고 설명했습니다. 많은 양으로 측정되는 모든 현상에서 벨 곡선 모양의 대칭적인 그래프를 그릴 수 있습니다. 예를 들어, 국가 내 남성의 키를 165cm, 170cm, 175cm 등으로 나누어 그래프로 나타내면 가장 일반적인 키를 나타내는 꼭짓점을 가진 벨 곡선이 그려집니다.

물론 사람의 키는 가우스 분포를 따릅니다. 하지만 소득은 어떨까요? 대부분의 사람이 170cm의 키를 가지고 있는 것처럼 보이지만, 3미터가 넘는 사람도 종종 마주치고, 5미터나 되는 사람은 매우 드물며, 10미터에 달하는 사람은 거의 볼 수 없습니다. 가끔은 멀리서 100미터가 넘는 사람을 볼 수도 있습니다. 국가 내에는 몇 백 킬로미터를 달리는 사람들도 존재합니다. 이러한 분포는 가우스 분포와 매우 거리가 멀지만, 유독 러시아 수학자인 베레조프스키의 관심권에서 벗어나 있습니다. 자연과 사회 모두에 비가우스 분포가 많으며, 선거 구역 내에서 정당의 투표율이 가우스 분포를 따라야 할 이유가 없습니다. 이를 러시아 수학자 안드레이 마르코프의 연구를 통해 설명할 수 있습니다.

문제는 가우스 분포를 얻기 위해서는 여러 요인이 독립적이어야 한다는 점입니다. 예를 들어, 흰 공과 검은 공이 들어있는 우리에 공을 무작위로 뽑아 색상을 기록하고 다시 우리에 넣는 상황을 생각해 봅시다. 많은 횟수의 독립적인 시도를 반복하면 뽑힌 흰 공의 비율이 가우스 분포를 따릅니다. 이는 이번에 뽑은 공의 색상이 이전 시도에서 뽑은 공의 색상과 독립적이기 때문입니다. 선거의 경우, 요인의 독립성은 사람들이 이웃, 동료, 친구와 상관없이 자신의 정치적 견해를 독립적으로 선택한다는 것을 의미합니다. 마르코프는 이러한 의존적인 사건을 설명하기 위해 모델을 수정했습니다.

우리에 처음에는 흰 공과 검은 공이 하나씩 들어있습니다. 공을 뽑아 색상을 기록하고 다시 우리에 넣은 후, 같은 색의 공을 추가로 우리에 넣습니다. 두 번의 시도 후에는 두 개의 검은 공, 두 개의 흰 공 또는 한 개의 검은 공과 한 개의 흰 공이 나올 수 있습니다. 기본적인 조합론은 이 세 가지 결과가 동등하게 발생할 확률을 보여줍니다. 즉, 뽑힌 흰 공의 개수는 0개, 1개 또는 2개로, 각 숫자는 동일한 확률인 1/3을 가집니다. 유추에 따르면, N번의 시도 후에도 0부터 N까지의 모든 흰 공의 개수가 동등한 확률을 가집니다 (자세한 증명은 참조 [1]의 제7장 참조). 흥미롭게도, 이 균일 분포는 시위 배너에 제시된 수학적으로 불가능한 분포와 어느 정도 유사성을 보입니다.

배너에는 “우리는 추로프를 믿지 않습니다! 우리는 가우스를 믿습니다"라고 적혀 있습니다 (출처: http://nl.livejournal.com/1082778.html) . 공 문제와 선거는 어떤 관련이 있을까요? 다음 모델을 생각해 봅시다. 작은 도시에 단 하나의 투표구가 있고, 처음에는 두 명의 정당원이 있습니다. 한 명은 흰 공 정당을, 다른 한 명은 검은 공 정당을 대표합니다. 각 정당원은 자신의 정당을 위해 선전 활동을 시작합니다. 누군가를 설득하여 자신의 정당에 가입시키면, 새로운 당원은 스스로 선전 활동을 시작합니다. 가정을 하자면, 흰 공 정당의 선전자가 처음 성공했습니다. 이제 두 명의 당원이 흰 정당을 지지하고, 검은 정당은 단 한 명만 지지합니다. 각 선전자가 성공할 확률이 동일하다고 가정하면, 새로운 당원이 흰 정당에 가입할 확률은 검은 정당에 가입할 확률보다 두 배가 큽니다. 따라서…

투표 분포에 대한 재고: 마코프 모델과 그 한계

마코프의 모델은 투표 비율 분포가 일대일 대응 관계에 있다는 가정 하에 구축되었습니다. 이는 각 구역 내에서 투표 비율이 가우스 분포가 아닌 균일 분포를 보여야 함을 의미합니다. 물론, 우리가 고려한 모델은 지나치게 단순화되었습니다. 서로 다른 구역에 거주하는 사람들의 상호 영향력을 완전히 간과했습니다. 이웃, 동료, 친구와의 관계에 비해 그 영향력은 약하지만, 여전히 존재합니다. 모델에서 양당제만을 고려한 것은 큰 결함으로 보일 수 있습니다. 블로거들은 러시아 연합당 이외의 후보에게 투표할 것을 독려했지만, 실제 선거에서는 양당 간의 선택으로 축소될 수 있습니다. 물론, 제가 설명한 모델이 현실과 일치한다고 단정지을 근거는 없습니다. 따라서 과학적 관점에서 구역 내 투표 비율 분포가 어떤 형태를 가져야 하는지에 대한 명확한 답은 존재하지 않습니다. 그러나 이 분포가 가우스 분포일 필요는 없다는 점은 분명합니다.

  • 참고 문헌:

    1. M.V. Simkin, V.P. Roychowdhury, “Re-inventing Willis,” Physics Reports 502 (2011) 1-35, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370157310003339
    2. A.A. Markov, Selected Works (Izdatel’stvo Akademii Nauk SSSR, Moscow, 1951) (러시아어). “의존 변수에 대한 큰 수 법칙 확장” 장을 참조하십시오.

구체적인 논의는 The ball problem 부분에서 351-354 페이지에 제시되어 있습니다.

Reference

이 글은 ArXiv의 공개 자료를 바탕으로 AI가 자동 번역 및 요약한 내용입니다. 저작권은 원저자에게 있으며, 인류 지식 발전에 기여한 연구자분들께 감사드립니다.

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