






이항정리에서 특정 x차수 항 찾기
학생 풀이 기록에는 다음과 같이 적혀 있었다.
“전개식이 9항이므로 x5항은 5번째 항이다.”
이 판단은 계산 실수보다 먼저 교정해야 한다. 전개 순번은 선택되는 항의 개수로 정해지고, x의 지수는 각 인수의 지수 변화로 결정되기 때문이다. 대전과외 수업에서는 두 값을 분리해 기록하게 한다.
일반항에서 지수를 읽는 방법
예를 들어
(2x2 + 3/x)8
의 일반항을 구하면, 두 번째 항을 r번 선택한 항은
Tr+1 = C(8,r)(2x2)8-r(3x-1)r
이다. 따라서 x의 지수는
2(8-r)-r = 16-3r
로 정해진다. x5항을 찾으려면
16-3r=5
이므로 r=11/3이다. r은 0부터 8까지의 정수여야 하므로 x5항은 존재하지 않는다.
순번과 차수의 구별
r=0이면 첫 번째 항, r=1이면 두 번째 항이다. 즉 항의 순번은 r+1이지만, 목표 차수를 만족하는지는 별도의 방정식으로 확인해야 한다. “x5이므로 다섯 번째 항”이라는 추론은 성립하지 않는다.
상수항 문제로 확인하기
이번에는
(x2 + 1/x)6
에서 상수항을 찾아 보자. 일반항의 x 지수는
2(6-r)-r=12-3r
이다. 상수항의 지수는 0이므로
12-3r=0, r=4
를 얻는다. 따라서 상수항은
C(6,4)(x2)2(x-1)4 = 15
이다. 여기서 r=4는 다섯 번째 항을 뜻하지만, 이는 x의 지수가 0이기 때문에 결정된 결과이지 항 번호를 먼저 정한 결과가 아니다.
새 문제에서의 존재 여부 판정
다음 식에서 x2항의 존재 여부를 판단하자.
(x3 + 2/x)5
일반항의 지수는
3(5-r)-r=15-4r
이다. 15-4r=2를 풀면 r=13/4이므로 정수가 아니다. 따라서 x2항은 존재하지 않는다.
이처럼 목표 차수 방정식의 해가 정수이고 0≤r≤n일 때만 해당 항이 실제로 나타난다. 정답을 계산하기 전에 이 조건을 확인하는 습관이 새로운 문제에도 적용되는지 점검한다.
교정된 풀이의 최종 확인
문제를 풀 때는 다음 순서를 사용한다.
- 두 항 중 r번 선택할 항을 정한다.
- 일반항을 작성한다.
- x의 지수를 r에 대한 식으로 만든다.
- 목표 차수와 같게 놓아 r을 구한다.
- r이 정수이며 범위 안에 있는지 확인한다.
- 가능할 때만 해당 항의 계수를 계산한다.
이 절차를 따르면 전개 순번과 x차수를 혼동하지 않고, 항이 존재하지 않는 경우도 정확히 판정할 수 있다. 대전고3수학과외에서도 계산 결과보다 먼저 r의 조건과 차수식을 검증하는 방식으로 풀이를 정리한다.