옥련동 고2수학과외







합 하나로는 왜 결정되지 않는가
등비수열의 첫째항을 \(a\), 공비를 \(r\)라 하자. 어떤 학생은 \(S_n\) 조건만으로 \(a\)와 \(r\)을 모두 구하려 했다. 그러나 합 공식은 식 하나이므로 미지수 두 개를 동시에 결정할 수 없다.
학생 풀이 기록
\(S_2=6\)이라는 조건에서
\[ a(1+r)=6 \]
까지만 얻었다. \(a\)와 \(r\)의 값을 각각 정하려면 독립된 조건이 하나 더 필요하다. 이처럼 조건이 부족한 경우를 경계값 문제에서 확인할 수 있다.
일반항 조건을 함께 세우기
이번에는 등비수열 \(\{a_n\}\)이 다음 조건을 만족한다고 하자.
\[ S_2=6,\qquad a_2=4 \]
합 조건과 일반항 조건을 각각 사용하면
\[ a(1+r)=6,\qquad ar=4 \]
두 식의 연립
첫 번째 식에서 두 번째 식을 빼면
\[ a=2 \]
따라서 \(ar=4\)에 대입하여
\[ 2r=4,\qquad r=2 \]
즉 첫째항은 \(2\), 공비는 \(2\)이다. 수열은
\[ 2,\ 4,\ 8,\ 16,\dots \]
로 결정된다.
경계값에서의 최종 확인
조건 하나만 남기면
반대로 \(S_2=6\)만 주어지면
\[ a(1+r)=6 \]
이므로 \(r\ne-1\)인 모든 값에 대해
\[ a=\frac{6}{1+r} \]
로 정할 수 있다. 예를 들어 \((a,r)=(3,1)\)도 가능하고 \((a,r)=(2,2)\)도 가능하다. 따라서 첫째항과 공비는 하나로 결정되지 않는다.
옥련동과외에서는 문제에 제시된 \(S_n\) 조건과 \(a_n\) 조건이 서로 독립된 식을 만드는지 먼저 확인한 뒤, 두 식을 연립해 등비수열을 결정한다.