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본동 고2수학과외

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보기의 공식부터 점검하기

어떤 학생이 다음 보기에서 잘못된 식을 골랐다.

첫항이 \(a\), 공비가 \(r\), 항의 개수가 \(n\)인 등비수열의 합을 \(S_n\)이라 하자. 단, \(r\ne1\)이다.

  • ① \(S_n=a+ar+ar^2+\cdots+ar^{n-1}\)
  • ② \(S_n=\dfrac{a(1-r^n)}{1-r}\)
  • ③ \(S_n=\dfrac{a(r^n-1)}{r-1}\)
  • ④ \(S_n=\dfrac{a(1+r^n)}{1+r}\)

④는 일반적인 등비합 공식이 아니다. 특히 \(r=-1\)인 경우에는 분모가 0이 되어 사용할 수도 없다.

공식의 구조를 직접 만들기

등비수열의 합은

\[ S_n=a+ar+ar^2+\cdots+ar^{n-1} \]

양변에 \(r\)을 곱하면

\[ rS_n=ar+ar^2+\cdots+ar^{n-1}+ar^n \]

두 식을 빼면 중간항이 소거되어

\[ S_n-rS_n=a-ar^n \]

따라서

\[ (1-r)S_n=a(1-r^n) \]

이고, \(r\ne1\)이므로

\[ \boxed{S_n=\frac{a(1-r^n)}{1-r}} \]

부호를 뒤집어도 같은 식인가?

분자와 분모를 동시에 \(-1\)배하면

\[ \frac{a(1-r^n)}{1-r} =\frac{a(r^n-1)}{r-1} \]

이므로 ②와 ③은 같은 공식이다. 핵심은 분자와 분모의 방향을 함께 바꾸어야 한다는 점이다. 분자만 또는 분모만 바꾸면 원래 값과 달라진다.

작은 항 수로 최종 확인하기

\(a=2\), \(r=3\), \(n=3\)인 경우 실제 합은

\[ 2+6+18=26 \]

공식에 대입하면

\[ \frac{2(1-3^3)}{1-3} =\frac{2(-26)}{-2} =26 \]

반면 분자와 분모의 방향을 한쪽만 바꾼

\[ \frac{2(3^3-1)}{1-3}=-26 \]

은 합이 될 수 없다. 따라서 문제를 풀 때는 먼저 \(a\), \(r\), \(n\)을 표시하고, 공식의 분자와 분모가 같은 방향으로 구성되었는지 확인해야 한다.

본동 고2수학과외 학부모 후기

가방에서 시험지를 꺼내 정리하길래 이제 끝난 줄 알았는데, 기하 문제 한 장을 다시 펼쳐 놓고 있더라고요. 원래는 답이 맞으면 중간에 어떤 과정을 거쳤는지는 거의 들여다보지 않았는데, 그날에는 문제 그림을 그대로 보지 않고 필요한 조건만 골라 새 도형을 그린 뒤 옆에 풀이를 이어 갔어요. 그림 안에 조건을 옮겨 적으니 복잡했던 부분이 조금 정리돼 보였습니다. 본동 수학과외를 알아보던 때와는 별개로 집에서 보인 장면이라 더 눈에 띄었어요. 새 문제집을 처음 풀 때도 문제의 그림을 바로 따라 쓰지 않고, 필요한 정보만 따로 옮겨 그리더라고요. 마지막에는 이미 확인한 부분과 다시 살펴볼 부분을 나눠 표시해 두어서, 한 페이지 안에서도 어디까지 봤는지가 구분돼 있었습니다.

★★★★★학부모 후기

시험지를 다시 펼쳐 보니 미분 문제에서 도함수의 근을 먼저 표시하고, 구간마다 부호를 하나씩 채워 넣은 표가 눈에 띄었어요. 예예전에는 어디서 막혔는지 찾기보다 문제를 처음부터 다시 읽거나 통째로 풀려고 했거든요. 이번에는 풀이 전체를 건드리기보다 필요한 부분부터 짚고 있더라고요. 본동 수학과외 이야기를 나누던 때에도 이런 장면이 인상적이었는데, 교과서를 책장에 꽂으려던 순간에 아이가 다시 자리에 앉았습니다. 미분 문제의 도함수 부호표만 꺼내서 직접 다시 작성하는 모습이었어요. 답을 바로 확인한 게 아니라, 근을 기준으로 각 구간의 부호를 채워 보면서 어느 부분을 다시 볼지 표시해 두었습니다. 시험지를 볼 때도 같은 표부터 확인하고 있었습니다.

★★★★☆학부모 후기

금요일 밤, 아이가 공부한 자료를 챙기길래 무심코 봤는데 오답 문제 한쪽에 네모가 하나씩 그려져 있더라고요. 답을 틀린 문제 전체가 아니라, 계산이 처음 어긋난 식만 골라 묶어 둔 모습이었어요. 본동 수학과외 이야기를 나누던 때에도 이런 식으로 집에서 다시 확인할 부분을 정하는 모습은 눈에 잘 띄지 않았거든요. 예전에는 오답을 다시 보겠다고 해도 문제 번호 정도만 정해 두는 편이었어요. 어디서부터 살펴볼지는 남겨 두지 않았는데, 이번에는 수정할 지점을 식 하나로 좁혀 놓았더라고요. 표시가 많지 않아서 오히려 아이가 무엇을 보려는지 분명해 보이더라고요. 새 계산 파일을 재생해 보던 중에도 비슷한 선택을 했습니다. 틀린 결과만 찾은 게 아니라 처음 잘못 적힌 식을 찾아 그 부분에 표시했고, 따로 옮겨 적거나 자료를 재정리하지 않고 원래 파일 안에 그대로 남겨 두었어요.

★★★★★학부모 후기

본동에서 수학 과외를 시작하기 전에는 아이가 모르는 문제를 만나면 금세 집중을 놓고 지나가기 일쑤였습니다. 숙제하다 막힌 날에도 선생님은 답을 바로 알려주기보다 생각이 달라진 지점을 함께 찾아 아이가 스스로 이어가게 했고, 요즘은 수업에서 궁금했던 점을 먼저 말하는 모습이 보여 반갑게 느껴졌습니다.

★★★★★학부모 후기

본동에서 수학과외를 시작한 뒤, 주말에 늦잠을 자 계획이 꼬인 날에도 선생님은 아이의 상황에 맞춰 수업 시간을 조정해 주셨습니다. 예전에는 시험이 다가오면 풀이가 길어질수록 포기하곤 했지만, 이제는 무리하게 진도를 나가지 않고 끝까지 생각해 보려는 모습이 눈에 띕니다. 수업 후에는 숙제 결과뿐 아니라 아이의 학습 태도와 복습할 부분까지 알려 주셔서, 시험 전에는 질문할 문제를 미리 표시하는 습관도 생겼습니다.

★★★★★학부모 후기

수행평가와 시험 준비가 겹치면 아이가 완벽하게 하려는 마음에 계획 없이 오래 앉아 있어 걱정됐는데, 본동 수학과외 선생님은 할 수 있는 문제부터 풀며 부담을 낮추도록 이끌어 주셨습니다. 숙제가 많이 남은 날에도 복습할 부분을 함께 정리하고 이해한 만큼만 다음 분량을 정해 주셔서, 요즘은 틀린 문제도 바로 포기하지 않고 한 번 더 살펴봅니다.

★★★★☆학부모 후기