소양지구 고2수학과외







전개하지 않고 계수합을 검증하는 장면
학생은 다항식 \(P(x)=(2x-3)^5\)의 전개식에서 모든 계수의 합을 구한 뒤, 계산 결과가 맞는지 되짚었다. 전개하면 항이 많아지지만 계수합은 \(x=1\)을 대입한 값과 같으므로
\[ P(1)=1^5=1 \]
따라서 전개식의 모든 계수의 합은 \(1\)이다. 소양지구과외에서는 긴 계산보다 식의 구조와 대입값의 의미를 먼저 확인하도록 지도한다.
최초 오류는 전개 뒤 계수를 더한 것
처음에는 이항전개를 모두 수행한 다음 각 항의 계수를 하나씩 더하려 했다. 이 방법도 원리상 가능하지만 부호와 계수 계산이 늘어나 실수할 가능성이 커진다.
\[ (a+b)^n \]
의 전개식에서 \(x\)가 포함된 모든 항의 계수합을 구하려면 \(x=1\)을 대입한다. 각 항 \(c_kx^k\)가 \(c_k\)로 바뀌기 때문이다.
짝수차와 홀수차 계수의 분리
두 특수값의 역할
\[ P(x)=\sum_{k=0}^{n}c_kx^k \]
라 하면
\[ P(1)=E+O,\qquad P(-1)=E-O \]
이다. 여기서 \(E\)는 짝수차 항 계수의 합, \(O\)는 홀수차 항 계수의 합이다. 따라서
\[ E=\frac{P(1)+P(-1)}2,\qquad O=\frac{P(1)-P(-1)}2 \]
예시를 통한 적용
\[ P(x)=(2x-3)^5 \]
에 대해
\[ P(1)=1,\qquad P(-1)=(-5)^5=-3125 \]
이므로 짝수차 계수합은
\[ E=\frac{1-3125}{2}=-1562 \]
홀수차 계수합은
\[ O=\frac{1-(-3125)}{2}=1563 \]
두 값을 더하면 전체 계수합 \(E+O=1\)이 되어 \(P(1)\)과 일치한다.
최종 확인
계수합 문제에서는 먼저 구하려는 범위를 구분해야 한다.
- 전체 계수합: \(x=1\)
- 짝수차 계수합과 홀수차 계수합: \(x=1,-1\)
이항전개를 직접 하지 않고도 필요한 값을 정확히 얻을 수 있으며, 마지막에는 짝수차 계수합과 홀수차 계수합의 합이 전체 계수합과 일치하는지 확인한다.