대전태평동 고2수학과외







제곱합으로 착각한 순간
학생은 Σk³와 자연수 합의 제곱 관계를 정리하다가 다음과 같이 적었다.
1³+2³+⋯+n³ = 1²+2²+⋯+n²
세제곱합을 제곱합과 혼동한 오류다. 실제 관계는 다음과 같다.
작은 값으로 오류 확인하기
n=2이면 세제곱합은 1³+2³=9이고, 자연수 합의 제곱은 (1+2)²=9이다. 반면 제곱합은 1²+2²=5이므로 서로 다르다.
따라서 올바른 공식은
Σk=1n k³ = (Σk=1n k)²
이며, 자연수 합 공식까지 쓰면
Σk=1n k³ = [n(n+1)/2]²
성장 차이를 비교하는 표
| n | Σk² | Σk³ | (Σk)² |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 5 | 9 | 9 |
| 3 | 14 | 36 | 36 |
표에서 확인하듯 Σk³와 (Σk)²는 같지만, Σk²는 다른 값으로 증가한다. 기호의 위 첨자만 보고 공식을 선택하지 말고, 실제 항을 대입해 확인하는 습관이 필요하다.
큰 값에 적용하기
n=10일 때
Σk³ = [10×11/2]² = 55² = 3025
이 계산은 세제곱 항을 하나씩 더하지 않고도 자연수 합 공식으로 빠르게 구한 결과다. 대전태평동과외에서는 이런 공식 암기보다 제곱합과 세제곱합을 작은 값으로 대조하는 검산 과정을 함께 익히도록 구성할 수 있다.
다음 문제에서의 판단 기준
새로운 자연수 n이 주어지면 먼저 합의 형태를 구분한다.
Σk: 자연수의 합Σk²: 자연수 제곱의 합Σk³: 자연수 세제곱의 합
Σk³를 계산하라는 문제에서는 [n(n+1)/2]²를 사용한다. 마지막에는 작은 n을 대입해 원래 합과 결과가 일치하는지 확인하면, 공식 혼동을 빠르게 발견할 수 있다.