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수열의 합과 일반항: Sn−Sn−1로 복원하기

월성주공2단지 인근 학습 공간에서 다음 풀이 기록을 검토한다고 하자.

오류가 시작된 한 줄

문제에서 첫째 항부터 제n항까지의 합이

Sn = n2 + 3n

일 때 일반항 an을 구하라고 했다.

Sn은 n번째 항이므로
an = n2 + 3n

이 풀이의 최초 오류는 Sn 자체를 an으로 읽은 것이다. Sn은 여러 항의 합이고, an은 그중 n번째 항이다.

인접한 두 부분합의 차

n≥2에서의 복원

부분합은

Sn = a1 + a2 + ··· + an

이므로, 바로 앞 부분합을 빼면 마지막 항만 남는다.

an = Sn − Sn−1
= (n2+3n) − ((n−1)2+3(n−1))
= n2+3n − (n2+n−2)
= 2n+2

첫째 항의 조건

차의 공식은 n≥2에서 직접 사용할 수 있다. 첫째 항은 S1에서 구한다.

a1 = S1 = 12+3·1 = 4

한편 2·1+2=4이므로 이 문제에서는 n=1에서도 같은 식이 성립한다.

다른 부분합 식으로 확인하기

이번에는 부분합이

Tn = 2n−1

이라고 하자. 그러면 n≥2에서

an = Tn−Tn−1
= (2n−1)−(2n−1−1)
= 2n−1

또한 a1=T1=1이므로 모든 n≥1에서 an=2n−1이다.

최종 검증

처음 문제의 일반항 an=2n+2를 다시 더하면

k=1n(2k+2) = 2·n(n+1)/2 + 2n = n2+3n

처음 주어진 Sn과 일치한다. 따라서 올바른 일반항은 an=2n+2이다.

본리동 고2수학과외 학부모 후기

문제집 해설지를 정리하면서 수업 준비물을 챙기던 중에 아이가 답지를 펼치지 않고 자기 계산을 한 줄씩 거꾸로 따라가고 있더라고요. 어디서부터 잘못됐는지 바로 해설로 확인할 줄 알았는데, 앞에서 쓴 계산을 다시 살펴보는 모습이 먼저 눈에 띄었어요. 본리동 수학과외 이야기를 나누던 때에도 이런 장면이 꽤 기억에 남았어요. 예전에는 복습할 때 확인할 부분을 잘게 나눠 보지 않아서 한꺼번에 답을 확인하는 편이었거든요. 그런데 그날은 계산 한 줄마다 멈춰 보면서 자기 풀이 안에서 다시 살필 곳을 찾고 있었습니다. 새 문제집을 풀 때도 해설을 먼저 펼치지 않았어요. 처음에 판단한 부분과 나중에 다시 들여다본 부분이 구분되도록 남겨 두고, 계산 과정을 차례로 되짚더라고요. ━

★★★★★학부모 후기

확률 문제를 풀던 흔적을 보다가 작은 표가 여러 칸으로 나뉘어 있는 걸 발견했어요. 가능한 경우를 하나씩 적은 뒤 겹치는 경우에는 직접 지워 놓았더라고요. 답이 맞는지만 확인하고 자료를 다시 펼쳐 보는 일이 드물었던 아이였는데, 이번에는 계산 결과보다 경우를 나눈 과정을 먼저 살피고 있었습니다. 주말 오전에 책상을 정리하면서 그 장면을 자세히 보게 됐어요. 본리동 수학과외 이야기를 나누던 때에도 이런 부분을 눈여겨봤는데, 다른 문제를 꺼냈을 때도 같은 식으로 가능한 경우를 작은 표에 나누어 적고 중복되는 항목을 지웠습니다. 마지막에는 다시 볼 부분만 남겨 두고 정리했어요. Jiova

★★★★★학부모 후기

본리동 수학과외를 찾아보던 때와는 별개로, 책상 위 공부 흔적을 치우다가 그래프 문제 한 장에서 손이 멈췄어요. 계산 과정 옆에 답만 적혀 있는 게 아니라, 구한 교점의 위치를 그래프에 따로 표시해 두었더라고요. 숫자를 맞게 계산했는지만 본 게 아니라 그래프에서도 그 자리에 놓이는지 살펴본 흔적이었어요. 경시형 문제를 풀었던 날이라 풀이가 꽤 복잡했는데, 답지를 바로 펼친 모습은 아니었어요. 예전에는 결과를 확인하면 다른 가능성까지 다시 대조하지 않았거든요. 이번에는 계산한 교점을 그래프 위에 옮겨 놓고 식에서 나온 값과 위치가 맞는지 다시 확인하고 있었습니다. 학교 단원평가 전날에도 같은 방식이 보이더라고요. 교점을 그래프에 표시한 뒤, 다시 살펴볼 순서가 드러나도록 옆에 표시를 남겨 두었더라고요. 문제를 푼 자국과 확인한 자국이 따로 보였어요.

★★★★★학부모 후기

처음에는 틀린 문제를 다시 보자는 말만 해도 아이가 부담스러워했는데, 본리동 선생님은 재촉하지 않고 풀이를 천천히 다시 말해보게 했습니다. 시험 계획을 세우는 날에는 맞힌 문제도 우연은 아니었는지 가볍게 확인해 주셔서, 요즘은 답보다 틀린 이유를 먼저 생각하려는 모습이 눈에 띕니다.

★★★★★학부모 후기

본리동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 주말 오전이면 숙제를 펼치기까지 한참 망설였고, 틀린 풀이를 들킬까 질문도 아꼈습니다. 선생님은 막히는 순간마다 표정을 살피며 같은 내용을 다른 말로 차분히 설명해 주셨고, 시험 일주일 전에도 부담 없이 진도를 조절해 주셨습니다. 요즘은 숙제를 시작하는 시간이 짧아지고 모르는 문제를 먼저 물어보는 모습이 눈에 띕니다.

★★★★★학부모 후기

어려운 단원을 앞두고 본리동 수학과외를 시작했는데, 아이가 시험 전마다 문제 수만 늘리려 해 걱정이었습니다. 선생님은 문제를 많이 풀기보다 천천히 읽고 틀린 이유를 정리하도록 이끌었고, 숙제와 복습도 부담 없이 이어가게 챙겨 주셨습니다. 복습을 미루는 날에도 다음 날 다시 시작하는 모습을 보며 공부 습관이 조금씩 달라지고 있음을 느꼈습니다.

★★★★☆학부모 후기