풍남동 고2수학과외







등비수열의 합은 공비의 크기부터 비교한다
등비수열의 합에서 자주 생기는 오답은 계산 실수보다 공비의 절댓값에 따른 합의 변화를 잘못 판단하는 데서 시작한다. 풍남동과외 수업에서는 먼저 공비가 1보다 큰지, 0과 1 사이인지 확인한 뒤 항의 개수와 합의 크기를 따로 살핀다.
하나의 식에서 출발하기
첫째항이 1이고 항의 개수가 4개인 등비수열을 생각하자.
q=2이면
1+2+4+8=15
q=1/2이면
1+1/2+1/4+1/8=15/8
두 수열 모두 항의 개수는 4개이고 첫째항도 같지만, 공비가 2인 경우의 합이 더 크다. 공비가 1보다 크면 항이 점점 커지고, 0과 1 사이이면 항이 점점 작아진다.
항 개수와 공비를 분리해서 보기
| 공비 조건 | 항의 변화 | n항까지의 합 |
|---|---|---|
| q>1 | 항이 증가 | 공비가 커질수록 대체로 증가 |
| 0<q<1 | 항이 감소 | 공비가 커질수록 합은 증가 |
| q=1 | 모든 항이 같음 | 첫째항×항의 개수 |
같은 항수에서 합 비교하기
첫째항이 양수이고 항의 개수가 같은 두 등비수열이라면, 합은
Sn=a(1-qn)/(1-q) (q≠1)
로 계산한다. 예를 들어 첫째항이 3이고 5항까지의 합을 비교하면
q=1/2일 때 S5=3(1-(1/2)5)/(1-1/2)=93/16
q=2일 때 S5=3(1-25)/(1-2)=93
이다. 따라서 “항이 작아지는 수열이므로 합도 반드시 작다”라고만 판단하면 안 된다. 비교 대상의 첫째항, 항의 개수, 공비를 각각 확인해야 한다.
무한합에서는 조건이 달라진다
무한등비급수의 합은 |q|<1일 때만 수렴하며, 첫째항이 a일 때
S=a/(1-q)
이다. 따라서 q=1/2이면 무한합이 존재하지만, q=2이면 항이 커지므로 무한합은 수렴하지 않는다. 유한합의 비교와 무한합의 존재 조건을 같은 방식으로 처리해서는 안 된다.
최종 판단 기준
문제를 풀 때는 ① 항의 개수 확인, ② 첫째항 확인, ③ 공비가 1보다 큰지 또는 0과 1 사이인지 판별, ④ 유한합인지 무한합인지 구분하는 순서가 안전하다. 이 기준을 적용하면 상산고등학교나 전주고등학교 내신 문제에서도 계산 전에 합의 크기를 먼저 판단할 수 있으며, 지역 학습 상담에서는 대구과외처럼 다른 지역의 수업 사례와 혼동하지 않고 풍남동과외의 학습 목표에 맞춰 점검할 수 있다.