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동래구 고3수학과외

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코사인법칙에서 먼저 걸러야 할 조건

부산광역시립명장도서관에서 기출 풀이를 정리하던 학생은 해설을 가린 채 다음 문제를 다시 풀었다. 두 변의 길이가 5, 7이고 그 끼인각이 0<θ<π일 때, 맞은편 변의 길이를 x라 하자. x가 정수가 되는 경우를 묻는 문제였다. 학생은 곧바로 코사인법칙을 적었다.

x2=52+72-2·5·7cosθ

식 자체는 맞았지만, 처음에는 θ의 범위를 표시하지 않은 채 x의 후보를 계산했다. 그 결과 삼각형이 될 수 없는 값까지 후보표에 남겼다. 식을 세운 근거도 “두 변과 끼인각이 주어졌기 때문”이라고만 답해, 어떤 변이 θ의 맞은편에 놓이는지 설명하지 못했다. 동래구과외 수업에서 풀이를 다시 펼쳤을 때도 계산보다 조건 표시가 먼저 이루어져야 한다는 점이 드러났다.

식보다 먼저 확인한 그림의 역할

학생은 같은 문제를 다시 그리면서 θ의 맞은편 변을 x로 표시했다. 이어 첫 줄에 ‘θ가 삼각형의 내각이므로 0<θ<π’라고 적었다. 이 조건에서 -1<cosθ<1이므로

-1<(74-x2)/70<1

을 얻는다. 양변에 70을 곱하고 정리하면 4<x2<144, 따라서 2<x<12이다. 이제 정수 조건을 함께 적용하면 x=3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11만 남는다. 학생은 이 범위를 구한 뒤에야 각 후보를 살폈다. 예를 들어 x=2는 세 변 5, 7, 2가 직선을 이루므로 제외되고, x=12도 마찬가지로 경계에 해당한다.

처음의 오류는 코사인법칙 계산이 아니라 각의 범위를 식에 반영하지 않은 것이었다. 학생은 조건을 모두 한꺼번에 외우려 하지 않고, 누락된 조건 하나만 첫 식 옆에 복원했다. 그다음 계산은 처음 풀이와 동일하게 이어 갔다. 또한 x를 맞은편 변으로 적고, 5와 7은 θ에 붙어 있는 두 변이라고 구분해 두었다. 이 표시 덕분에 변의 위치를 바꾸어 식을 잘못 쓰는 문제도 함께 막을 수 있었다.

정수 조건과 각의 조건을 분리한 변형

수치를 그대로 바꾼 문제가 아니라, 문제의 요구를 바꾼 변형을 제시했다. 두 변의 길이가 6, 8이고 맞은편 변의 길이를 n이라 할 때, n이 정수이고 끼인각 θ가 60°보다 크며 120°보다 작다고 하자. 학생은 먼저

n2=62+82-96cosθ=100-96cosθ

를 적고, 이번에는 각의 범위를 곧바로 표시했다. 60°<θ<120°이면 -1/2<cosθ<1/2이므로

52<n2<148

가 된다. 따라서 정수 후보는 n=8, 9, 10, 11, 12이다. 여기서 n=8은 cosθ=1/6으로 범위에 들어가고, n=10은 cosθ=0이므로 θ=90°라서 제외된다. n=12는 cosθ=-11/24로 가능하지만, n=9와 n=11도 각각 원래 식에 대입해 각의 범위를 확인해야 한다. 학생은 정수라는 조건만으로 후보를 확정하지 않고, 각의 조건과 함수값의 범위를 따로 대조했다.

이번 변형에서 바뀐 것은 숫자가 아니라 조건의 위치였다. 각의 범위가 0과 π 전체가 아니므로 단순히 삼각형 부등식만 사용하는 방식으로는 충분하지 않았다. 부산고3수학과외에서 이 장면을 점검할 때도 학생은 “정수 조건은 후보를 만드는 조건이고, 각의 범위는 후보를 제거하는 조건”이라고 설명했다.

해설 없는 새 문항에서 남은 판단

마지막에는 변의 길이를 문자로 바꾼 문제를 풀게 했다. 두 변이 p, q이고 맞은편 변이 r일 때, 끼인각이 α이며 30°<α<150°라고 주어진 상황이었다. 학생은 숫자를 대입하려 하지 않고 먼저

r2=p2+q2-2pqcosα

를 적었다. 이어 “r은 α의 맞은편 변이므로 코사인법칙의 마지막 항에 p와 q가 곱해진다”고 첫 식의 근거를 한 문장으로 설명했다. α의 범위에서 cosα의 범위를 구한 뒤 r의 가능한 구간을 만들고, 정수 조건이 제시되자 그 안의 후보만 남겼다.

학생은 후보 하나를 고를 때마다 원래 식으로 돌아가 cosα를 계산했다. 계산된 값이 -1과 1 사이인지, 다시 얻은 α가 30°와 150° 사이인지 확인했으며, 경계값을 포함하지 않는다는 점도 별도로 표시했다. 마지막으로 삼각형 부등식과 비교해 계산 결과가 실제 삼각형의 세 변과 맞는지 살폈다. 조건을 빠뜨린 채 후보를 늘리던 처음의 습관은 새 문항에서도 나타나지 않았고, 맞은편 변 표시와 각의 범위 확인이 해설 없이도 먼저 나왔다. 부산고3수학과외에서 확인한 변화는 답 자체보다, 후보를 남기고 버리는 이유를 끝까지 기록하는 판단이었다.

동래구 고3수학과외 학부모 후기

방학 첫 주 오후에 책상 주변을 정리하다가 수학 노트를 펼쳤는데, 문제를 통째로 다시 적어 둔 게 아니라 한 줄 계산 옆에 ‘여기서부터 다시’라는 표시가 있더라고요. 그 옆에는 왜 다시 봐야 하는지 짧게 적혀 있었어요. 동래구 수학과외 후기를 읽어 본 적은 있지만, 이런 흔적을 집에서 직접 본 건 처음이었어요. 예전에는 틀린 문제를 확인하고도 어디부터 다시 볼지 정하지 않은 채 다음 문제로 넘어가곤 했거든요. 그런데 교재를 꺼내 보니 앞서 적어 둔 표시를 지우지 않고 그대로 둔 채, 다른 문제에서도 다시 볼 계산 한 줄과 그 이유만 노트에 남겨 두었어요. 문제 전체보다 필요한 부분을 먼저 찾아 둔 모습이 눈에 띄었습니다.

★★★★★학부모 후기

주말에 교과서 다음 단원을 넘겨보다가 아이가 맞힌 문제 옆에 다른 풀이를 나란히 적어 놓은 걸 보게 됐어요. 그냥 답이 맞았는지만 확인한 게 아니라, 왜 이 방법을 다시 살펴봤는지 짧게 메모까지 해두었더라고요. 예전에는 맞은 문제라면 굳이 손대지 않고 지나가던 아이였거든요. 방학 중 평일 오전에 책상 주변을 치우다가 문제집 한 장을 펼쳐 봤는데, 그날 풀었던 문제를 또 계산하고 있었습니다. 처음 적은 풀이와 새로 적은 과정을 번갈아 보면서 어느 쪽이 더 간단한지 따져보는 모습이었어요. 동래구 수학과외를 알아볼 때도 이런 구체적인 공부 장면이 있는지를 중요하게 봤는데, 집에서 직접 보니 예전과 차이가 느껴졌습니다. 예전 오답 정리에서는 마지막 답만 맞는지 확인하고 넘어가곤 했는데, 이제는 어디서 풀이가 달라졌는지 앞부분부터 다시 살피더라고요. 맞힌 문제를 굳이 다시 계산해 본 뒤 두 풀이의 길이를 비교하고, 옆에 남긴 짧은 메모까지 확인하는 모습이었습니다.

★★★★☆학부모 후기

동래구 수학과외를 시작한 뒤 두세 번 수업이 지나자, 아이가 숙제할 때 예전처럼 답만 확인하고 덮지 않는 모습이 눈에 띄었습니다. 두 번째 수업을 기다리며 모르는 부분을 미리 표시하고 질문을 준비하는 모습도 인상적이었는데, 선생님이 답부터 알려주기보다 어디까지 이해했는지 차분히 물어봐서 낯을 가리는 아이도 부담 없이 말할 수 있었던 것 같습니다. 요즘은 모르는 문제를 그냥 넘기지 않는 태도가 조금씩 자리 잡고 있습니다.

★★★★★학부모 후기

동래구에서 수학 과외를 시작한 뒤, 주말 오전 숙제를 펼치는 아이의 모습이 조금 달라졌습니다. 예전에는 계산이 복잡해지면 실수할까 봐 시작을 미루곤 했는데, 선생님이 아이 반응을 살피며 같은 내용도 다른 말로 차분히 설명해 주셔서 부담이 줄었다고 합니다. 시험 일주일 전에도 수업 후 복습할 부분을 직접 확인하는 모습이 보기 좋았습니다.

★★★★★학부모 후기

동래구에서 수학 과외를 시작한 뒤 아이의 숙제하는 모습이 조금씩 달라졌습니다. 컨디션이 좋지 않은 날에는 선생님이 문제 수를 줄이고 핵심만 짚어 주셔서, 답지를 덮고 혼자 다시 풀어보는 시간이 생겼어요. 모르는 부분도 이제는 설명을 다시 부탁하는 일이 자연스러워져 부모로서 반갑게 지켜보고 있습니다.

★★★★★학부모 후기