수성동 고2수학과외







일렬순열을 그대로 적용한 순간
학생은 5명을 원탁에 앉히는 문제에서 5!을 계산했다. 하지만 원탁에서는 전체를 회전해 같은 배열이 되므로, 일렬배열과 같은 방식으로 세면 중복이 생긴다.
오류가 시작된 이유
일렬로 세울 때는 첫 자리와 마지막 자리가 구별된다. 반면 원탁에서는 기준 자리가 정해져 있지 않다. 예를 들어 A-B-C-D-E와 B-C-D-E-A는 회전한 같은 배치다.
기준 한 명 고정하기
먼저 A를 기준 위치에 고정한다. 남은 네 명을 배열하면
4! = 24
이다. 따라서 5명의 원순열은
(5-1)! = 4! = 24
이다. 5!을 계산한 120은 같은 원탁배치를 회전한 횟수만큼 중복한 값이다.
자리표시가 없을 때의 판단
원탁에 숫자나 특정 좌석 표시가 없다면 회전한 배치는 같은 것으로 본다. 따라서 사람 수가 n명일 때 경우의 수는
(n-1)!
이다. 반대로 시계의 12시 방향처럼 기준 자리가 표시되어 있으면 각 자리가 구별되므로 n!을 사용한다.
새 문제에 적용하기
6명이 자리표시가 없는 원탁에 앉는 경우의 수는
(6-1)! = 5! = 120
이다. 조건이 “A와 B가 이웃한다”라면 A와 B를 하나의 묶음으로 보고, 묶음과 나머지 4명을 원탁에 배치한 뒤 A-B, B-A의 두 순서를 곱한다.
(5-1)! × 2 = 4! × 2 = 48
최종 확인: 무엇을 기준으로 같은 배열인가
계산 전 다음을 확인하면 된다.
- 일렬배열인가, 원탁배열인가?
- 원탁의 특정 자리가 표시되어 있는가?
- 회전한 배치를 같은 것으로 보는가?
- 사람 수를 정확히 세었는가?
대구남산고등학교나 대구중앙고등학교의 학생이 원순열 문제를 풀 때도 핵심은 사람 수보다 먼저 자리의 구별 여부를 확인하는 것이다. 수성동에서 대구남산고등학교 학생의 대구과외 수업을 진행한다면, 실제 배열 그림을 돌려 보며 같은 배치를 묶는 연습부터 시작할 수 있다.
교정 전후 비교
교정 전: 원탁의 5명을 5!으로 계산한다.
교정 후: 한 사람을 고정하고 나머지를 배열하여 (5-1)!으로 계산한다.
따라서 이 문제의 정확한 답은 24가지이다.