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중복순열에서 ‘반드시 포함’ 조건을 놓치지 않는 법

문정여자고등학교 학생의 풀이 기록에는 다음과 같은 오류가 남아 있었다.

“문자 A, B, C를 중복해서 네 자리로 배열할 때 A를 반드시 포함해야 하므로, 첫 자리를 A로 고정한 뒤 나머지 세 자리를 배열하면 된다.”

이 계산은 A가 첫 자리에만 오는 경우를 세므로, A가 두 번째·세 번째·네 번째 자리에 포함되는 배열을 빠뜨린다. 오치동과외에서 이 유형을 다룰 때는 특정 원소를 한 자리에 고정하기보다 전체 경우에서 빠진 경우를 빼는 방법을 먼저 점검한다.

하나의 식에서 출발하기

문자 A, B, C를 중복하여 네 자리로 배열하되 A가 적어도 한 번 포함되는 경우를 구해 보자.

전체 배열은 각 자리마다 3가지 선택이 가능하므로

34

이다. 반대로 A가 한 번도 나오지 않는 배열은 B와 C만 사용하므로

24

이다. 따라서 원하는 경우의 수는 여사건을 이용해

34 − 24 = 81 − 16 = 65

이다.

왜 첫 자리를 고정하면 안 되는가

첫 자리를 A로 고정하면 나머지 세 자리는 자유롭게 정할 수 있어 33 = 27가지가 나온다. 그러나 이는 A가 첫 자리에 있는 배열만 센 결과다.

예를 들어 BACA는 A를 포함하지만 첫 자리가 A가 아니므로 고정 방식에서는 제외된다. 즉 ‘반드시 포함’은 ‘특정 자리에 고정’과 같은 조건이 아니다.

조건을 두 종류로 넓혀 보기

이번에는 A, B, C를 중복하여 네 자리로 배열하면서 A와 B가 각각 적어도 한 번씩 나오도록 하자.

전체 경우는 34가지이다.

  • A가 없는 경우: 24
  • B가 없는 경우: 24
  • A와 B가 모두 없는 경우: C만 사용하므로 1

따라서 포함배제 원리에 따라

34 − 24 − 24 + 1 = 81 − 16 − 16 + 1 = 50

이다. 두 조건을 각각 빼면서 A와 B가 모두 없는 경우를 두 번 제외했으므로 마지막에 한 번 더 더해야 한다.

풀이를 고친 뒤의 점검

다음 세 질문으로 답을 검증할 수 있다.

  1. 전체 배열 수를 먼저 정확히 세었는가?
  2. 필수 원소가 없는 여사건을 같은 길이의 중복배열로 표현했는가?
  3. 두 종류 이상을 반드시 포함할 때 겹쳐서 뺀 경우를 다시 더했는가?

따라서 특정 원소를 반드시 포함하는 중복배열은 자리 고정보다 전체 경우 − 미포함 경우를 우선 검토하는 것이 안전하다. 이 원칙은 광주 지역에서 중복순열을 복습하는 학생이 오치동과외 수업에서 다양한 조건으로 확장할 때도 그대로 적용된다.

설명을 그림으로 바꾸어 보고 싶다면

도형이나 함수의 위치 관계를 배우고 있다면 문장만 읽고 계산하기 전에 간단한 그림을 그려 보세요. 그림에 표시한 내용이 문제에 실제로 주어진 것인지 추측한 것인지도 구분해야 합니다. 보기 좋게 그리는 것보다 조건을 빠뜨리지 않고 옮기는 것이 목적입니다.

특수한 예와 일반적인 성질을 나누기

쉽게 계산되는 숫자로 확인한 결과가 모든 경우에 성립한다고 볼 수는 없습니다. 현재 단원에서 숫자 예시로 이해한 부분과 조건을 근거로 설명한 부분을 구분해 보세요. 일반적인 설명이 어려운 지점은 어떤 성질이 필요한지 수업에서 질문하는 출발점이 됩니다.

현재 학습에서 함께 살펴볼 범위

고등 수학

현재 수강 과목과 시험 범위를 먼저 확인하고 개념, 식의 변형, 함수와 그래프, 문제 조건의 해석을 연결합니다. 선택 과목은 실제 이수 범위에 맞춰 준비하며 내신 답안과 모의고사 풀이 시간은 구분해 점검합니다.

고2 점검 기준

실제 수강하는 선택 과목과 학교 평가 범위를 확인합니다. 모든 학생에게 같은 선택 과목의 내용을 적용하지 않습니다.

수업 진행 예시

선택 과목: 변화율의 의미

미분을 배우는 과목을 수강한다면 f(x) = x³에서 f′(x) = 3x²를 구하고 x = 1에서의 순간변화율이 3임을 확인합니다. 계산 규칙을 적용하는 것과 그래프에서 변화율을 해석하는 것을 구분합니다.

선택 과목: 확률의 조건

확률을 배우는 과목을 수강한다면 공정한 주사위에서 짝수가 나올 확률을 3/6 = 1/2로 구합니다. 가능한 결과가 같은 가능성을 갖는다는 조건을 확인한 뒤 전체 경우와 해당 경우를 구분합니다.

위 내용은 지도 범위와 연습 방법을 설명하는 예시입니다. 학생이 이미 배운 내용과 현재 진도에 맞춰 적용하며, 모든 내용을 한 수업에서 진행하지 않습니다.

수업 진행 안내

상담 → 선생님 연결 → 첫 수업 → 정규 수업

학생의 학습 상황을 상담하고, 선생님과 수업 방식이 맞는지 확인한 뒤 시간·횟수·비용을 정합니다. 숙제 확인과 보호자 피드백은 학생별로 조율하며, 보강과 일정·선생님 변경이 가능합니다.

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오치동 고2수학과외 수업 후기

방학 중 오전에 다른 교재를 펼쳐 놓은 아이가 어려운 문제 옆에 별표를 하지 않고, 다시 살펴볼 계산 줄 번호를 조용히 적어 두더라고요. 답을 맞혔는지 틀렸는지만 표시하던 모습과는 조금 달라서, 어디를 다시 봐야 하는지 구분해 둔 게 눈에 들어왔어요. 학교에서 돌아와 책상을 정리하던 오후에도 같은 방식의 흔적이 보였어요. 예전에는 문제 옆에 맞음이나 틀림처럼 결과만 남기는 경우가 많았는데, 그때는 계산 과정 중 확인할 부분을 줄 번호로 짚어 두고 필요한 표시만 남긴 채 공부를 마쳤습니다. 오치동 수학과외를 알아보던 중에도 이런 모습을 집에서 보게 될 줄은 몰랐는데, 문제를 다시 볼 자리를 표시하는 방식이 꽤 구체적이었어요.

★★★★★수업 후기

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★★★★★수업 후기

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★★★★★수업 후기

수행평가와 시험 준비가 겹친 주에도 선생님은 제 상태를 살피며 수업 끝에 다시 볼 내용만 몇 가지로 정리해 주셨고, 질문도 부담 없이 받아주셨습니다. 오치동에서 수학 과외를 시작했을 때는 설명을 들으면 알 것 같다가도 혼자 풀면 막혀 답지를 먼저 찾곤 했습니다. 오답을 따로 모아보니 한 문제에 막혔다고 공부를 포기하는 일이 조금씩 줄었습니다.

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수업은 학생별 1:1로 진행하며, 현재 학습 상태와 목표에 따라 수업 내용을 달리합니다.