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인천동구 고1수학과외

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원순열의 기초: 조건을 처음 읽는 순서

송현지구에서 고1 수학 과외를 받던 학생은 원탁에 5명이 앉는 경우를 구하면서 \(5!\)을 그대로 계산했다. 회전해서 같은 배치도 서로 다른 경우로 세고 있다는 점을 놓친 것이다.

회전된 배치를 하나로 보는 순간

원순열에서는 한 사람의 자리를 기준으로 고정하면 회전에 따른 중복이 사라진다. 따라서 한 사람을 먼저 정한 뒤 나머지 4명을 배열하여

\[ (5-1)! = 4! = 24 \]

로 계산한다. 학생은 계산을 다시 반복하기보다, 마지막에 기준으로 고정한 사람의 위치를 옮겨도 같은 배치가 되는지 직접 확인하며 \(5!\)에서 생긴 중복이 5배라는 사실을 확인했다.

원탁에서는 회전한 배치를 새 경우로 세지 않으므로 한 사람을 기준 자리에 고정한다.

조건의 표현을 바꾸어 다시 세기

이번에는 “민수가 원탁에 앉고, 지수와 현우가 서로 이웃하지 않는다”는 조건으로 바꾸었다. 민수를 고정한 뒤 나머지 네 자리에 지수와 현우를 배치하는 전체 경우는 \(4!\)이다. 두 사람이 이웃하는 경우는 두 사람을 하나의 묶음으로 보아 \(2\cdot3!\)이므로, 이웃하지 않는 경우는

\[ 4!-2\cdot3!=24-12=12 \]

가 된다. 단순히 숫자만 바꾼 것이 아니라, 원순열의 회전 처리와 이웃 조건을 함께 적용하는 문제로 확장했다.

처음 보는 조건에서의 확인

마지막에는 6명이 원탁에 앉되 특정 두 사람이 반드시 이웃해야 하는 문제를 제시했다. 두 사람을 한 묶음으로 세면 묶음 1개와 나머지 4명을 원순열로 배열하므로

\[ (5-1)!\times2=4!\times2=48 \]

이다. 학생은 묶음 내부의 순서를 바꾸는 \(2\)를 빠뜨리지 않았고, 회전 중복을 제거하기 위해 전체 대상 수가 5개라는 점까지 확인하며 풀이를 완성했다.

인천동구 고1수학과외 학부모 후기

수학 문제집을 펼쳐 놓은 아이가 풀이를 한 줄로 이어 쓰지 않고, 두 방법을 좌우에 나눠 적어 둔 게 먼저 눈에 띄었어요. 새 학기 첫 시험을 앞둔 때라 그런지 어느 부분에서 풀이가 달라졌는지 한 단계에 표시까지 해두었더라고요. 인천동구 수학과외 이야기를 나누던 중에도 이런 장면을 보게 될 줄은 몰랐어요. 예전에는 공부가 끝나면 헷갈렸던 부분이 있어도 따로 흔적을 남기지 않고 지나가는 경우가 많았거든요. 그런데 수업이 없는 평일 저녁, 다른 문제를 살펴볼 때도 두 풀이를 나란히 적고 처음 갈라지는 단계를 찾아 표시하고 있었습니다. 확인한 과정은 지우지 않은 채 그대로 둔 모습이 눈에 남았어요.

★★★★★학부모 후기

새 계산 파일을 재생하다가 아이가 두 풀이를 나란히 펼쳐 놓고, 서로 달라지기 시작한 단계를 표시하는 걸 보게 됐어요. 인천동구 수학과외 이야기를 나누던 때에도 이런 장면을 집에서 볼 수 있을까 싶었는데, 자료를 다른 곳으로 옮기지 않고 원래 자리에서 바로 비교하고 있더라고요. 금요일 밤에는 공부가 끝난 줄 알고 방을 나왔거든요. 그런데 잠시 뒤 보니 아이가 풀이를 좌우에 다시 적어 놓고 어느 단계부터 내용이 달라졌는지 좁혀 보고 있었습니다. 예전에는 다시 살펴볼 자료를 고르는 데서 그쳤다면, 이번에는 두 풀이 사이의 첫 차이를 한 부분으로 표시해 두었어요.

★★★★☆학부모 후기

책상 위에 펼쳐진 적분 문제를 보다가 잠깐 멈췄어요. 답을 맞혔는지 틀렸는지 적어둔 흔적부터 찾을 줄 알았는데, 그래프에서 두 선이 만나는 곳과 적분이 시작되고 끝나는 지점을 따로 짚어 놓았더라고요. 그 표시를 확인한 뒤에야 식을 세운 모양이었어요. 예전에는 풀이 옆에 정답 여부만 남아 있는 경우가 많아서, 어떤 과정을 거쳤는지는 잘 보이지 않았거든요. 그런데 인천동구 수학과외를 알아보던 중 집에서 보게 된 그 문제에는 계산 결과보다 그래프의 기준점이 먼저 정리돼 있었습니다. 방학 오전에 다른 교재를 펼쳤을 때도 비슷한 장면이 눈에 띄었어요. 교점과 구간의 양 끝을 그림에 표시하고 나서 풀이를 이어갔고, 끝난 뒤에는 필요한 흔적만 남겨 둔 채 자리를 정리했어요. 이번에는 답을 확인한 표시보다 어디서부터 어디까지 계산할지 드러나는 선이 먼저 보였습니다.

★★★★★학부모 후기

처음에는 낯을 많이 가려 정해 둔 공부량 없이 책상에 앉아 있곤 했는데, 인천동구에서 수업을 시작한 뒤 두 번째 수업을 기다리며 지난 내용을 스스로 다시 펼쳐 보더군요. 선생님께서는 아이가 모른다고 말해도 괜찮다며 질문을 천천히 이어 가고, 설명 속도보다 이해했는지를 먼저 살펴 주셨습니다. 시험기간에도 무리하게 재촉하기보다 복습할 부분을 함께 정리해 주셔서 질문할 때 눈치 보던 모습이 조금씩 편안해졌습니다.

★★★★★학부모 후기

주말마다 공부 계획은 세웠지만 실제 생활과 자주 어긋나 숙제를 미루곤 했습니다. 인천동구 수업에서는 선생님이 정답을 재촉하기보다 풀이 과정을 말하게 하고, 막힌 부분을 차분히 다시 짚어 주셨습니다. 요즘은 아이가 할 분량을 직접 확인한 뒤 시작하고, 어려운 문제도 예전처럼 바로 포기하지 않아 공부 분위기가 한결 편해졌습니다.

★★★★☆학부모 후기

시험을 치른 다음 날 아이가 인천동구 수학 수업이 예전처럼 부담스럽지 않았다고 말해 마음이 놓였습니다. 전에는 조급한 마음에 수업에서 배운 것도 집에서 다시 보지 않았는데, 선생님께서 막히는 부분은 진도를 멈추고 차분히 다시 설명해 주신다고 합니다. 저녁 식사 후에는 틀린 문제를 스스로 펼쳐보는 모습도 보여 빠른 결과보다 꾸준한 변화가 반갑습니다.

★★★★★학부모 후기