사창동 고1수학과외







사창동고1수학과외에서 행렬의 곱셈 순서를 놓친 풀이를 바로잡다
학생은 행렬식이 길어 보이자 계산량을 줄이려고 행렬의 순서를 먼저 바꾸려 했다. \(AB\)와 \(BA\)를 비슷한 곱으로 생각해 식을 짧게 만들었지만, 행렬의 곱셈은 일반적으로 교환법칙이 성립하지 않는다는 점에서 오류가 시작됐다.
짧게 푸는 판단이 오답으로 이어진 순간
문제의 핵심은 행렬의 성질을 이용해 계산 구조를 정리하는 것이었다. 그러나 학생은 결합법칙과 교환법칙을 구분하지 않고
\((AB)C=A(BC)\)이므로 \(ABC\)의 행렬 순서도 바꿀 수 있다.
라고 판단했다. 결합법칙은 괄호의 위치를 바꾸는 성질일 뿐, 행렬의 배열 순서를 바꾸는 근거가 아니다.
중간식을 거꾸로 따라가며 판단 지점 찾기
풀이를 수정할 때는 최종 결과부터 앞선 식으로 역추적했다. 각 단계에서 괄호만 바뀌었는지, 실제 행렬의 순서까지 바뀌었는지를 표시하게 하자 교환법칙을 사용한 한 줄이 바로 드러났다. 이후 행렬의 순서를 고정하고 결합법칙만 적용해 식을 다시 정리했다.
예를 들어 \(A(BC)\)를 계산할 때는 \(AB\)로 바꾸지 않고, \(BC\)를 먼저 계산한 뒤 \(A\)와 곱하거나 \(AB\)를 먼저 계산한 뒤 \(C\)와 곱하는 두 방식이 괄호만 다른 표현임을 확인했다.
곱의 방향을 바꾼 역문제
새 문항에서는 \(AB=C\)가 주어졌을 때 \(BA\)를 구하는 대신, \(AX=B\)에서 \(X\)를 찾도록 문제의 질문 방향을 바꾸었다. 학생은 먼저 \(A\)와 \(X\)의 행과 열의 크기가 맞는지 살핀 뒤, 허용되는 변형만 남겨 풀이를 진행했다.
- 괄호를 바꾸는 것과 행렬 순서를 바꾸는 것을 구별한다.
- 곱셈 순서는 문제에서 주어진 그대로 유지한다.
- 행렬의 크기가 맞지 않는 곱은 계산 대상이 될 수 없다.
처음 보는 식에서 곱의 방향을 검증하다
마지막에는 \(2\times2\) 행렬을 직접 성분으로 나타내어 두 곱의 결과가 실제로 다른지 확인했다. \(AB\)와 \(BA\)의 대각 성분과 비대각 성분을 각각 비교하자, 특별한 조건이 없는 한 두 결과가 같다고 할 수 없다는 사실을 계산으로 확인할 수 있었다.
사창동 생활권에서 진행한 이번 학습은 계산 속도를 높이는 것보다, 행렬에서 바꿔도 되는 부분과 바꾸면 안 되는 부분을 구분하는 판단이 먼저라는 점을 남겼다.