






수열의 귀납적 정의에서 재귀식의 단조성 확인
학생은 다음 재귀식의 앞부분을 계산한 뒤 수열이 계속 증가한다고 결론 내렸다.
| n | 1 | 2 | 3 | 4 |
|---|---|---|---|---|
| an | 1 | p+1 | p2+p+1 | p3+p2+p+1 |
조건은 a1=1, an+1=pan+1이다. 앞의 몇 항이 커 보인다는 사실만으로 모든 n에서 증가한다고 판단하면 안 된다. 운서동과외 수업에서는 먼저 항의 차를 만들어 재귀식 전체의 부호를 확인한다.
차의 재귀식으로 단조성 판별하기
오류가 발생한 지점
학생은 p=2인 경우의 계산 결과를 보고 일반적인 p에서도 증가한다고 생각했다. 그러나 p의 값에 따라 항 사이의 차가 달라지므로 매개변수 조건을 따로 조사해야 한다.
dn=an+1-an이라 두면
dn+1 = an+2-an+1 = p(an+1-an) = pdn
또한 d1=a2-a1=p이므로 dn=pn이다.
매개변수에 따른 결론
- p>0이면 dn>0이므로 수열은 strictly increasing이다.
- p=0이면 모든 항이 1이므로 수열은 일정하다.
- p<0이면 dn의 부호가 번갈아 바뀌므로 단조수열이 아니다.
따라서 수열이 증가하는 조건은 p>0이고, 감소하는 조건은 존재하지 않는다. p=0인 경우는 증가가 아니라 일정한 수열이므로 ‘엄밀히 증가’와 구별해야 한다.
유일성 판단보다 먼저 확인할 것
재귀식은 초항과 다음 항을 정하는 규칙이 주어져야 순차적으로 하나의 수열을 만든다. 이 문제에서는 a1과 재귀식이 주어졌으므로 각 항은 유일하게 정해진다. 다만 유일하게 정해진다는 사실과 단조라는 성질은 별개의 문제다.
최종 검증에서는 임의의 n에 대해 차 dn의 부호가 조건에 맞는지 확인해야 한다. 앞의 항 몇 개가 증가했다는 관찰만으로 전체 단조성을 결론 내리는 풀이에는 증명이 빠져 있다.