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조합의 대칭성으로 오답 줄이기

최종 답을 다시 확인하니, 12명 중 10명을 뽑는 문제에서 계산 결과가 지나치게 복잡하게 나왔다. 선택한 10명보다 선택하지 않은 2명을 정하는 편이 훨씬 간단한데, 처음 풀이에서는 이 대응을 놓쳤다.

한 식에서 시작하는 조합 풀이

문제는 다음과 같다.

12명 중 대표 10명을 뽑는 방법의 수를 구하여라.

선택한 사람을 직접 세면

₁₂C₁₀ = 12! ÷ (10!·2!)

이다. 하지만 조합의 대칭성

ₙCᵣ = ₙC₍ₙ₋ᵣ₎

에 따라

₁₂C₁₀ = ₁₂C₂

로 바꿀 수 있다.

선택과 제외의 대응

10명을 선택하는 것은 선택하지 않을 2명을 정하는 것과 정확히 하나씩 대응한다. 따라서

₁₂C₂ = (12×11) ÷ (2×1) = 66

이므로 구하는 방법의 수는 66가지이다.

학생 풀이 기록에서 찾은 오류

처음에는 10명을 선택한다는 숫자만 보고 ₁₂C₁₀을 그대로 계산했다. 식 자체는 틀리지 않았지만, 10명을 고르는 대신 나머지 2명을 제외하는 관점으로 바꾸면 계산이 짧아진다는 점을 활용하지 못했다.

조합에서는 선택된 집합과 선택되지 않은 집합이 서로 보완관계인지 확인해야 한다. 전체가 12명일 때 10명을 고르는 일과 2명을 남기는 일은 같은 경우의 수를 센다.

다른 수에도 적용하기

예를 들어 15명 중 13명을 뽑는다면

₁₅C₁₃ = ₁₅C₂ = (15×14) ÷ 2 = 105

이다. 큰 수를 선택하는 문제에서는 전체 인원에서 선택 인원을 뺀 수가 더 작은지 먼저 살펴보면 계산 실수를 줄일 수 있다.

재송동과외에서 점검할 핵심

조합 문제를 풀 때는 계산 전에 다음을 확인한다.

  • 전체 원소의 수가 얼마인지 확인한다.
  • 선택하는 수와 선택하지 않는 수를 비교한다.
  • 필요하면 ₙCᵣ = ₙC₍ₙ₋ᵣ₎로 바꾼다.
  • 문제가 묻는 값이 경우의 수인지 다시 확인한다.

따라서 이 문제의 최종 답은 66가지이며, 핵심은 계산보다 선택된 집합과 제외된 집합의 대칭성을 파악하는 데 있다.

재송동 고2수학과외 학부모 후기

수행평가 자료를 챙기던 날, 아이가 수열 문제를 펼쳐 놓고 항 번호와 값을 따로 적고 있더라고요. 확인한 자리에는 작은 표시도 남겨 두었어요. 예예전에는 틀린 문제가 있어도 어디서부터 생각이 달라졌는지 따로 적어 둔 흔적이 없었거든요. 재송동 수학과외를 알아보던 중 집에서 공부한 흔적을 정리하다가 비슷한 장면을 먼저 본 적이 있어요. 수학 수업 전날 저녁이었는데, 문제 옆에 항 번호와 값을 나눠 적어 두고 두 항 사이의 간격을 살펴본 흔적이 남아 있었습니다. 단순히 답만 맞춰 보려는 모습과는 달라서 잠깐 눈길이 갔어요. 그 뒤로는 틀린 부분을 그냥 지나치지 않고, 처음 판단이 달라진 곳을 표시해 두는 모습이 보이더라고요. 이번 자료에서도 번호와 값을 따로 적은 뒤 작은 표시까지 남겨 둔 걸 보니, 풀이를 확인하는 순서가 눈에 보이게 달라졌더라고요.

★★★★★학부모 후기

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★★★★★학부모 후기

재송동에서 수학과외를 시작한 뒤 아이가 숙제를 마치고 다음에 복습할 부분까지 스스로 정해 책상을 정리하는 모습이 눈에 띄었습니다. 틀리는 것을 유난히 싫어해 계획 없이 앉아 있던 아이였는데, 선생님께서는 답을 재촉하지 않고 생각할 시간을 주며 부담 없이 수업 흐름을 맞춰 주셨습니다. 수업이 있는 날에도 예전처럼 힘들어하지 않아 성적보다 꾸준한 공부 습관이 생긴 점이 가장 반갑습니다.

★★★★☆학부모 후기

재송동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 틀린 문제를 다시 보기보다 정답부터 확인하려 했습니다. 선생님께서는 숙제를 마친 뒤 틀린 이유를 함께 살피고, 수업이 끝나면 아이가 궁금한 점을 직접 정리하도록 차분히 기다려 주셨습니다. 시험 기간에도 그날 할 일과 다음에 복습할 내용을 나누어 주셔서인지, 요즘은 질문할 때 눈치를 덜 보고 스스로 책상에 앉아 복습하는 모습이 눈에 띕니다.

★★★★★학부모 후기

재송동 수학과외를 시작할 때만 해도 모르는 문제를 만나면 혼자 붙잡고 있다가 시험기간에 공부량을 갑자기 늘리곤 했습니다. 선생님은 그날 배운 설명을 제 말로 다시 확인하게 하고, 밀린 숙제도 무리하게 몰아주지 않고 우선순위를 정해 일정에 맞춰 나눠 주셨습니다. 이제는 수업을 마친 뒤 무엇을 다시 봐야 할지 스스로 정리하는 편입니다.

★★★★★학부모 후기