






이항계수 대칭성, 선택과 제외를 바꾸어 계산하는 법
독립 적용 마지막 문항에서 한 학생이 ₁₂C₉와 ₁₂C₃를 서로 다른 값으로 계산했다. 하지만 12명 중 9명을 선택하는 것은 선택하지 않을 3명을 정하는 것과 같으므로 두 값은 반드시 같다. 이런 관점을 익히는 대덕구과외에서는 계산보다 먼저 선택과 제외의 대상을 확인한다.
틀린 계산이 생긴 장면
학생의 풀이 기록은 다음과 같았다.
| 표현 | 학생의 계산 | 정확한 관계 |
|---|---|---|
| ₁₂C₉ | 220 | ₁₂C₃ = 220 |
| ₁₂C₃ | 132 | ₁₂C₉ = 220 |
₁₂C₉는 직접 계산하면
₁₂C₉ = 12! ÷ (9!·3!) = ₁₂C₃ = 220
이다. 132는 12에서 2개를 고르는 경우의 수인 ₁₂C₂의 값이므로, 아랫부분의 숫자를 잘못 옮긴 결과다.
선택과 제외의 대응
12명 중 9명을 선택하는 하나의 방법마다 선택되지 않은 3명이 정확히 대응한다. 따라서
nCr = nC(n-r)
가 성립한다. 여기서 r은 선택하는 개수이고, n-r은 선택하지 않는 개수다. 두 수의 합이 n이 되는지 확인하면 대칭 여부를 빠르게 판단할 수 있다.
계산을 줄이는 변형
큰 r이 주어지면 n-r이 작은 쪽으로 바꾸어 계산한다.
- ₁₅C₁₁ = ₁₅C₄
- ₂₀C₁₇ = ₂₀C₃
- ₁₈C₁₀ = ₁₈C₈
예를 들어
₂₀C₁₇ = ₂₀C₃ = (20·19·18) ÷ (3·2·1) = 1140
이다. 17개를 고르는 식을 그대로 전개하는 것보다 3개를 고르는 식으로 바꾸는 편이 계산 실수가 적다.
기호를 바꾼 재구성
다음 식에서 빈칸에 들어갈 기호를 고르면 된다.
₁₄C₁₀ = ₁₄C□
선택하지 않는 개수는 14-10=4이므로 빈칸은 4다.
또한
ₙCₖ = ₙCₘ
가 항상 성립하는 것은 아니다. 대칭성으로 같아지려면 m=n-k여야 한다. 예를 들어 ₁₀C₄와 ₁₀C₆은 같지만, ₁₀C₄와 ₁₀C₅는 일반적으로 다른 값이다.
최종 확인
다음 문제를 점검한다.
₁₆C₁₃ + ₁₆C₃의 값을 구하여라.
대칭성에 따라 ₁₆C₁₃=₁₆C₃이므로
₁₆C₁₃ + ₁₆C₃ = 2·₁₆C₃
이다. 따라서
2·(16·15·14 ÷ 6) = 2·560 = 1120
정답은 1120이다. 마지막에는 r과 n-r을 각각 확인하고, 두 계수가 같은 이유가 선택과 제외의 대응에 있는지 검증하면 된다.