중산동 고2수학과외







가운데 값을 구했는데, 왜 평균이 틀렸을까?
학생의 풀이 기록에는 다음과 같이 적혀 있었다.
“10분일 때 8, 30분일 때 14이므로 20분일 때의 값은 \((8+14)\div2=11\)”
이 계산은 20분이 10분과 30분의 정확한 가운데이므로 옳다. 하지만 모든 자료에서 양끝 값을 단순히 평균 내면 되는 것은 아니다.
등차중항이 성립하는 조건
세 수 \(a, b, c\)가 일정한 간격으로 변하면 가운데 수 \(b\)는 등차중항이다.
\[ b-a=c-b \]
따라서 다음 관계가 성립한다.
\[ b=\frac{a+c}{2} \]
예를 들어 10분, 20분, 30분에 측정한 값이 각각 8, \(x\), 14라면 시간 간격이 같으므로
\[ x=\frac{8+14}{2}=11 \]
시간 간격이 다르면 먼저 위치를 확인한다
이번에는 10분일 때 8, 15분일 때의 값을 \(x\), 30분일 때 14라고 하자. 15분은 양끝 시간의 가운데가 아니다. 따라서 \(x\)를 단순 평균으로 계산하면 안 된다.
잘못된 풀이와 올바른 풀이
잘못된 풀이:
\[ x=\frac{8+14}{2}=11 \]
시간 변화에 따라 값이 일정한 비율로 변한다고 가정하면, 10분에서 30분까지 20분 동안 값은 \(14-8=6\)만큼 증가한다. 15분은 10분 후이므로 5분만큼 지난 상태이다.
\[ x=8+6\cdot\frac{5}{20}=9.5 \]
따라서 이 자료에서 15분의 값은 \(9.5\)이고, 11은 등차중항 조건을 잘못 적용한 결과다.
자료를 보고 식을 선택하는 연습
다음 세 자료 중 등차중항을 바로 사용할 수 있는 것을 골라 보자.
- 시간: 2시, 3시, 4시 / 값: 5, \(x\), 9
- 시간: 2시, 5시, 6시 / 값: 5, \(x\), 9
- 번호: 1번, 2번, 3번 / 값: 12, \(x\), 18
첫 번째와 세 번째는 인덱스 또는 시간 간격이 일정하므로
\[ x=\frac{5+9}{2}=7,\qquad x=\frac{12+18}{2}=15 \]
두 번째는 시간 간격이 3시간과 1시간으로 다르므로 양끝 값의 산술평균을 바로 적용할 수 없다.
최종 점검
등차중항을 사용하기 전에는 세 값의 순서뿐 아니라 기준의 간격도 확인해야 한다. 인천중산고등학교 수학 문제를 정리할 때도 시간, 번호, 거리처럼 자료의 기준이 일정한지 먼저 살피면 첫 식을 잘못 선택하는 실수를 줄일 수 있다. 이런 개념 점검은 중산동과외에서 실생활 자료를 해석할 때도 중요한 출발점이다.