신방동 고2수학과외







학생 풀이 기록에서 드러난 조합의 갈림길
학생은 남학생 5명과 여학생 4명 중 3명을 뽑을 때 여학생이 적어도 한 명 포함되는 경우를 구하며, 여학생을 1명·2명·3명으로 나누어 계산했다.
직접 나누어 계산한 풀이
여학생을 1명 뽑는 경우는 \(\binom{4}{1}\binom{5}{2}=40\)가지, 2명 뽑는 경우는 \(\binom{4}{2}\binom{5}{1}=30\)가지, 3명 뽑는 경우는 \(\binom{4}{3}=4\)가지이다.
따라서 합은 \(40+30+4=74\)가지이다. 계산은 맞지만 조건을 경우별로 빠짐없이 나누어야 하므로 길어지기 쉽다.
전체에서 조건을 어기는 경우를 빼기
여사건으로 바꾸는 핵심
‘여학생이 적어도 한 명’의 반대는 ‘여학생을 한 명도 뽑지 않음’이다. 전체 9명 중 3명을 뽑는 경우에서 남학생만 3명 뽑는 경우를 빼면 된다.
\[ \binom{9}{3}-\binom{5}{3} =84-10 =74 \]
따라서 정답은 \(74\)가지이며, 1명·2명·3명을 각각 세는 풀이와 일치한다.
조건이 두 부류로 확장될 때
이번에는 9명 중 4명을 뽑되 남학생과 여학생이 각각 적어도 한 명 포함된다고 하자.
전체 경우에서 남학생만 뽑는 경우와 여학생만 뽑는 경우를 함께 제외한다.
\[ \binom{9}{4}-\binom{5}{4}-\binom{4}{4} =126-5-1 =120 \]
풀이 선택 기준
‘적어도 한 명’처럼 한 부류의 0명 선택만 제외하면 되는 조건은 여사건 풀이가 대체로 짧다. 두 부류가 모두 포함되어야 할 때는 전체에서 한 부류만 선택한 두 경우를 빼면 된다.
신방동과외에서 조합 문제를 점검할 때도 먼저 전체 경우를 정한 뒤, 조건을 위반하는 경우가 몇 종류인지 확인하면 불필요한 분할을 줄일 수 있다.