우동 고1수학과외







행렬식의 모양이 같아 보여도, 연산 순서는 같지 않았다
우동 고1수학과외 수업에서 학생은 행렬식의 항을 전개한 뒤, 곱셈의 순서를 바꾸어도 같은 결과가 나온다고 판단했다. 숫자 계산은 빠르게 끝났지만, 두 행렬의 행과 열 크기를 확인하지 않아 식의 동치 여부를 놓친 장면이었다.
곱셈 순서를 바꾼 순간 생긴 오류
예를 들어 \(A\)가 \(2\times3\) 행렬이고 \(B\)가 \(3\times2\) 행렬이면 \(AB\)는 정의되지만 \(BA\)는 \(3\times2\) 행렬이다. 두 결과는 크기부터 다르므로 일반적으로 같은 행렬이라고 할 수 없다. 학생은 성분 계산만 보고 \(AB=BA\)처럼 정리한 것이 문제였다.
행렬의 곱은 숫자 곱처럼 순서를 자유롭게 바꿀 수 없다. 먼저 앞 행렬의 열 수와 뒤 행렬의 행 수를 확인하고, 결과의 행과 열 크기까지 기록한다.
식 변형 전에 행과 열을 적어 본 이유
교정할 때는 각 행렬의 크기를 식 옆에 표시하는 한 가지 기준을 사용했다. 그 뒤 \(AB\)와 \(BA\)를 각각 만들 수 있는지, 만들어진다면 결과 행렬의 크기가 무엇인지 따져 보게 했다. 이 과정을 거치자 학생은 계산 결과를 비교하기 전에 연산 자체가 성립하는지부터 판단하게 되었다.
문장으로 바뀐 조건에 적용하기
새 문항에서는 \(P\)가 \(m\times n\), \(Q\)가 \(n\times r\)이라고 제시하고 \(PQ\)의 크기를 묻도록 했다. 학생은 \(PQ\)가 \(m\times r\)임을 답한 뒤, \(QP\)는 \(r\times m\)이므로 두 식을 같은 대상으로 놓을 수 없다고 구분했다. 단순히 숫자를 바꾼 문제가 아니라 행렬의 문자 역할과 질문 방향을 바꾼 적용이었다.
- \(P: m\times n\)
- \(Q: n\times r\)
- \(PQ: m\times r\)
- \(QP: r\times m\)
처음 보는 표현에서의 확인
마지막에는 성분을 직접 계산하지 않고, \(X\)가 \(2\times4\), \(Y\)가 \(4\times1\)이라는 정보만으로 \(XY\)의 크기를 판단하게 했다. 학생은 \(XY\)는 \(2\times1\)로 정의되지만 \(YX\)는 \(1\times2\)이며, 두 결과를 같다고 바꿀 근거가 없다고 설명했다. 우동의 학교·아파트 생활권 정보와 별개로, 행렬의 연산 순서와 차원을 먼저 확인하는 습관이 독립적인 학습 성과로 남았다.