온의지구 고2수학과외







마지막 답이 맞는지부터 다시 확인한 순간
춘천 지역에서 온의지구과외를 진행하며 배열 문제의 답을 검산하던 중, 학생은 첫 자리부터 네 자리까지 각각 3가지를 고를 수 있으므로 \(3^4=81\)이라고 적었다. 그러나 조건은 ‘같은 선택을 허용하되 연속 제한이 있는 배열’이었다.
문제의 조건을 정확히 읽기
문자 A, B, C를 사용하여 길이 4의 문자열을 만들 때, 서로 이웃한 문자가 같지 않도록 하는 경우의 수를 구하자.
첫 자리는 3가지가 가능하다. 두 번째 자리부터는 바로 앞 문자와 같은 문자를 사용할 수 없으므로 매번 2가지씩 선택할 수 있다.
\[ 3\times2\times2\times2=24 \]
처음 계산이 틀린 이유
학생의 \(3^4\) 계산은 각 자리를 독립적으로 선택한 것이다. 하지만 두 번째 자리의 후보는 첫 번째 선택에 따라 줄어든다. 따라서 같은 수를 네 번 곱할 수 없다.
조건을 한 단계 바꾸어 보기
이번에는 같은 문자가 이웃해도 되지만, 같은 문자가 세 번 연속 나오는 것은 금지한다고 하자. 전체 배열은 \(3^4=81\)가지다.
금지되는 배열 세기
첫 세 자리가 모두 같은 경우는 문자를 고르는 3가지와 네 번째 자리의 3가지 선택으로 \(3\times3=9\)가지다. 마지막 세 자리가 모두 같은 경우도 \(9\)가지다.
두 조건을 동시에 만족하는 경우, 네 자리가 모두 같은 배열 3가지는 중복으로 세어졌으므로 한 번 빼야 한다.
\[ 9+9-3=15 \]
따라서 조건을 만족하는 배열은
\[ 81-15=66 \]
두 풀이를 나란히 비교한 결론
이웃한 문자의 중복을 금지하면 \(24\)가지이고, 세 번 연속만 금지하면 \(66\)가지이다. 제한이 약해졌으므로 두 번째 경우의 수가 더 커지는 것도 답을 검증하는 근거가 된다.
핵심은 ‘같은 선택을 허용한다’는 말만 보고 독립적으로 곱하지 않고, 연속 제한이 어느 자리의 선택을 줄이는지 먼저 확인하는 것이다. 춘천고등학교나 춘천여자고등학교 학생이 비슷한 문제를 풀 때도 조건을 자리별로 다시 쓰면 계산 오류를 줄일 수 있다.