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같은 원소를 다시 고를 수 있는지로 달라지는 배열 문제

학생의 풀이 기록에는 다음과 같은 문장이 먼저 적혀 있었다. “첫 번째 자리에 A를 썼으니 두 번째 자리에서는 A를 제외한다.” 이 판단 때문에 중복순열 문제를 일반 순열로 계산하는 오류가 생겼다. 대구과외 수업에서는 계산보다 먼저 각 자리의 선택 조건이 유지되는지 확인하도록 지도했다.

한 번 사용한 원소를 다시 선택할 수 있는가

문제: 숫자 1, 2, 3, 4 중에서 중복을 허용하여 세 자리 자연수를 만들 때, 만들 수 있는 수의 개수를 구하여라.

첫째 자리에는 4가지 숫자를 놓을 수 있다. 중복이 허용되므로 첫째 자리에 1을 놓았더라도 둘째 자리에서 다시 1을 선택할 수 있다. 셋째 자리 역시 4가지 선택이 가능하다.

따라서 전체 개수는

4 × 4 × 4 = 43 = 64

이다.

학생 풀이의 오류

학생은 4 × 3 × 2 = 24로 계산했다. 이는 한 번 사용한 숫자를 다시 사용하지 않는 일반 순열의 계산이다. 그러나 문제에서 중복을 허용했으므로 각 자리의 선택 수는 계속 4가지로 유지된다.

자리마다 선택 수가 달라지는 경우

이번에는 조건이 있는 문제를 살펴보자. 숫자 0, 1, 2, 3, 4를 사용하여 중복을 허용한 세 자리 자연수를 만들 때, 만들 수 있는 수의 개수를 구하여라.

백의 자리에는 0이 올 수 없으므로 1, 2, 3, 4 중 4가지가 가능하다. 십의 자리와 일의 자리에는 0을 포함한 다섯 숫자를 모두 사용할 수 있다.

4 × 5 × 5 = 100

중복순열이라고 해서 항상 같은 수를 단순히 거듭제곱하는 것은 아니다. 첫 자리의 조건처럼 선택 가능한 종류가 달라지면 자리별 선택 수를 따로 세어 곱해야 한다.

조건에 맞는 문제 고르기

다음 중 중복선택이 허용되는 상황은 “네 자리 비밀번호를 숫자 0부터 9까지 사용해 만든다”이다. 각 자리에서 숫자를 다시 사용할 수 있으므로 경우의 수는 104이다.

반대로 네 명의 학생 중 회장, 부회장, 총무를 한 명씩 정하는 문제는 한 사람이 여러 직책을 동시에 맡을 수 없다는 조건이 없다면 일반적으로 중복순열로 볼 수 없다. 역할을 맡은 사람을 다시 선택할 수 있는지부터 확인해야 한다.

다음 날 다시 한 최종 검증

해설 없이 처음 문제를 다시 풀 때 학생은 “각 자리의 후보가 줄어드는가?”를 먼저 확인했다. 숫자를 사용한 뒤에도 같은 숫자를 다시 선택할 수 있으므로 후보 수는 4, 4, 4로 유지된다.

따라서 처음 문제의 답은 24가 아니라 64이다. 중복순열 문제에서는 원소의 종류보다 각 자리에서 선택 가능한 수가 유지되는지를 확인하는 것이 핵심이다.

상동의 대구고3수학과외에서도 이러한 방식으로 문제의 조건을 먼저 읽고, 곱셈법칙을 적용한 뒤 결과를 다시 검산한다.

식은 읽히는데 그래프 설명이 어려울 때

고2에서 배우는 함수 문제를 식으로는 풀 수 있어도 그래프로 설명하기 어려울 수 있습니다. 계산을 늘리기 전에 식에 나타난 값 하나가 그래프의 어느 부분과 연결되는지 짚어 보세요. 서로 다른 표현을 연결하지 못한 지점을 남기면 다음 수업에서 확인할 내용이 구체적이 됩니다.

풀이의 마지막 문장을 남기기

값을 계산한 뒤 문제에서 묻는 대상에 대한 결론을 한 문장으로 적어 보세요. 중간에 구한 보조 값이 최종 답으로 남아 있지는 않은지 확인할 수 있습니다. 여러 대상을 차례로 구하는 고2 문제에서는 마지막 질문으로 돌아가는 습관이 필요합니다.

현재 학습에서 함께 살펴볼 범위

고등 수학

현재 수강 과목과 시험 범위를 먼저 확인하고 개념, 식의 변형, 함수와 그래프, 문제 조건의 해석을 연결합니다. 선택 과목은 실제 이수 범위에 맞춰 준비하며 내신 답안과 모의고사 풀이 시간은 구분해 점검합니다.

고2 점검 기준

실제 수강하는 선택 과목과 학교 평가 범위를 확인합니다. 모든 학생에게 같은 선택 과목의 내용을 적용하지 않습니다.

수업 진행 예시

선택 과목: 변화율의 의미

미분을 배우는 과목을 수강한다면 f(x) = x³에서 f′(x) = 3x²를 구하고 x = 1에서의 순간변화율이 3임을 확인합니다. 계산 규칙을 적용하는 것과 그래프에서 변화율을 해석하는 것을 구분합니다.

선택 과목: 확률의 조건

확률을 배우는 과목을 수강한다면 공정한 주사위에서 짝수가 나올 확률을 3/6 = 1/2로 구합니다. 가능한 결과가 같은 가능성을 갖는다는 조건을 확인한 뒤 전체 경우와 해당 경우를 구분합니다.

위 내용은 지도 범위와 연습 방법을 설명하는 예시입니다. 학생이 이미 배운 내용과 현재 진도에 맞춰 적용하며, 모든 내용을 한 수업에서 진행하지 않습니다.

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상동 고2수학과외 수업 후기

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★★★★★수업 후기

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★★★★★수업 후기

학생별 1:1 수업 안내

수업은 학생별 1:1로 진행하며, 현재 학습 상태와 목표에 따라 수업 내용을 달리합니다.