둔산신도시 고2수학과외







몇 항만 보고 정한 규칙이 왜 틀렸을까
학생은 수열의 앞 세 항이 \(1, -1, 1\)로 나타나자 곧바로 “홀수 번째 항은 1, 짝수 번째 항은 -1”이라고 판단했다. 하지만 재귀식이 주어지지 않은 상태에서 몇 항만으로 전체 규칙을 확정하는 것은 위험하다. 둔산신도시과외에서는 항의 생성 과정과 반복 주기를 함께 확인하도록 지도한다.
오류가 생긴 풀이 기록
다음 수열을 보자.
\[ a_1=1,\quad a_{n+1}=-a_n \]
학생은 \(a_1=1\), \(a_2=-1\), \(a_3=1\)을 계산한 뒤, 부호가 번갈아 바뀐다고 보았다. 여기까지는 맞지만, “항의 값은 항상 \(1\) 또는 \(-1\)이므로 \(a_{2025}=1\)”이라고 결론을 내릴 때는 홀수 번째 항이라는 근거를 명확히 제시해야 한다.
재귀식으로 직접 생성하기
재귀식에 따라 한 항씩 계산하면
\[ a_1=1,\quad a_2=-1,\quad a_3=1,\quad a_4=-1,\quad a_5=1 \]
따라서 \(a_{n+2}=a_n\)이 성립하고, 주기는 2이다. 즉
\[ a_n= \begin{cases} 1 & (n\text{이 홀수})\\ -1 & (n\text{이 짝수}) \end{cases} \]
2025는 홀수이므로 \(a_{2025}=1\)이다.
주기를 확인하는 새로운 문제
이번에는 다음 재귀수열의 \(a_{100}\)을 구해 보자.
\[ a_1=2,\qquad a_{n+1}=-\frac{1}{a_n} \]
계산표로 살펴본 패턴
| 항 | 값 |
|---|---|
| \(a_1\) | \(2\) |
| \(a_2\) | \(-\frac12\) |
| \(a_3\) | \(2\) |
| \(a_4\) | \(-\frac12\) |
두 항마다 같은 값이 반복되므로 \(a_{n+2}=a_n\)이다. 100은 짝수이므로
\[ a_{100}=a_2=-\frac12 \]
보기에서 찾는 잘못된 일반화
다음 설명 중 옳지 않은 것은?
- \(a_5=2\)이다.
- 홀수 번째 항은 모두 \(2\)이다.
- 짝수 번째 항은 모두 \(-\frac12\)이다.
- 모든 항은 양수이다.
정답은 ④이다. 짝수 번째 항이 음수이므로 모든 항이 양수라는 주장은 재귀식과 맞지 않는다.
마지막 검증: 큰 항도 앞의 구조로 판단하기
재귀수열에서는 큰 번호의 항을 직접 계산하기보다 반복 주기를 먼저 찾아야 한다. 다만 \(a_1,a_2\)처럼 적은 항만 보고 주기를 단정하지 말고, 재귀식에 따라 최소 한 주기 이상을 생성해 확인해야 한다.
독립 적용
\[ b_1=3,\qquad b_{n+1}=b_n+2 \]
이 수열은 \(3,5,7,9,\ldots\)이므로 등차수열이다. 재귀식을 반복하면
\[ b_n=3+2(n-1)=2n+1 \]
따라서 \(b_{50}=101\)이다. 이 예에서는 부호의 반복이 아니라 항 사이의 차이가 일정한지를 확인해야 한다.
재귀수열의 패턴을 추론할 때는 앞의 항 몇 개만 보고 결론을 내리지 말고, 재귀식으로 항을 충분히 생성한 뒤 부호·증감·주기를 함께 점검해야 한다. 이러한 검증 습관이 큰 항을 정확하게 구하는 핵심이다.