인천 고2수학과외







짝수·홀수 계수합을 잘못 나눈 순간
학생은 이항정리에서 전체 계수합이 \(2^n\)이라는 사실을 확인한 뒤, 짝수 번째와 홀수 번째 계수합을 항상 \(2^n/2\)로 나누었다. 결론은 \(n\ge1\)에서는 맞지만, 그 근거가 “무조건 반씩 나뉜다”는 설명에 머문 점이 문제였다.
두 대입식으로 관계 확인하기
\((1+x)^n=\sum_{k=0}^{n}\binom{n}{k}x^k\)라 하자. \(x=1\)을 대입하면
\[ E+O=2^n \]
이다. 여기서 \(E\)는 짝수 번째 계수의 합, \(O\)는 홀수 번째 계수의 합이다.
이번에는 \(x=-1\)을 대입한다.
\[ (1-1)^n=E-O \]
\(n\ge1\)이면 왼쪽이 \(0\)이므로 \(E=O\)이다. 따라서
\[ E=O=2^{n-1} \]
처음 풀이와 교정된 풀이 비교
| 풀이 | 판단 |
|---|---|
| 전체 계수합 \(2^n\)을 짝수·홀수 부분으로 무조건 반씩 나눈다. | 결론은 일부 맞지만 이유가 부족하다. |
| \(x=1\)에서 합을 구하고, \(x=-1\)에서 차를 구해 연립한다. | 짝수·홀수 계수합을 정확히 설명한다. |
보기의 참·거짓을 검증하는 기준
예시 판단
다음 보기 중 옳지 않은 것을 고른다고 하자.
- \(\sum_{k\text{ 짝수}}\binom{n}{k}=2^{n-1}\quad(n\ge1)\)
- \(\sum_{k\text{ 홀수}}\binom{n}{k}=2^{n-1}\quad(n\ge1)\)
- \(\sum_{k\text{ 짝수}}\binom{n}{k}-\sum_{k\text{ 홀수}}\binom{n}{k}=0\quad(n\ge1)\)
- \(n=0\)일 때도 짝수 번째와 홀수 번째 계수합은 모두 \(2^{-1}\)이다.
옳지 않은 것은 ④이다. \(n=0\)이면 \((1+x)^0=1\)이므로 짝수 번째 계수합은 \(1\), 홀수 번째 계수합은 \(0\)이다. 따라서 \(2^{n-1}\) 공식은 \(n\ge1\)이라는 조건 아래에서만 사용할 수 있다.
다른 문제에 적용하기
\(n=6\)이면 전체 계수합은 \(2^6=64\), \(x=-1\) 대입 결과는 \(0\)이다. 따라서 짝수 번째 계수합과 홀수 번째 계수합은 각각 \(32\)이다. 이처럼 인천과외 수업에서도 계산보다 먼저 대입값과 정의역 조건을 함께 확인하면 보기의 전이 여부를 안정적으로 판단할 수 있다.