관저동 서일고등학교 수학과외







비율을 찾은 뒤에도 공비의 부호를 확인해야 했던 풀이
서일고등학교 학생은 관저동에서 진행한 수학 과외 시간에 등비수열의 두 항만 주어진 문제를 풀며, 계산 전에 두 항의 관계에서 공비와 일반항을 어떻게 끌어내야 하는지 정리하고 있었다. 그는 관련된 식을 화살표로 연결했지만, 그 결과를 다음 풀이의 근거로 사용하는 단계에서는 아직 확신이 부족했다.
제곱으로 얻은 비율을 하나의 공비로 확정한 순간
예를 들어 \(a_3=6,\ a_5=24\)라면 학생은 먼저
\[ \frac{a_5}{a_3}=r^{5-3}=r^2 \]
를 세웠다. 여기서 \(24\div6=4\)이므로 \(r^2=4\)까지는 정확했지만, 곧바로 \(r=2\)라고 정하고 일반항을 만들려 했다. 선택지를 검토할 때도 \(r=2\)에 맞는 후보를 찾은 뒤 \(r=-2\)일 때의 항을 확인하지 않아 잘못된 선택지를 답으로 확정했다.
오류가 시작된 줄은 비율 계산이 아니라 제곱식의 해를 하나만 남긴 부분이었다. \(r^2=4\)에서는 \(r=2\)와 \(r=-2\)를 모두 검토해야 하며, 별도의 양수 조건이 없다면 두 경우를 임의로 제외할 수 없다.
비율 조건과 일반항 조건을 따로 적어 비교하기
학생은 이후 풀이 칸을 두 부분으로 나누었다.
- 두 항의 비: \(\dfrac{a_5}{a_3}=r^2=4\)
- 일반항: \(a_n=a_1r^{n-1}\)
먼저 \(r=2\)일 때와 \(r=-2\)일 때를 각각 대입해 \(a_1\)과 필요한 항을 계산했다. 두 경우 모두 \(a_3=6,\ a_5=24\)를 만족할 수 있음을 확인하면서, 후보를 고른 뒤에는 반드시 다른 공비가 조건을 깨는지 반례로 확인해야 한다는 점을 풀이 순서에 넣었다.
두 항의 지수 차가 짝수이면 비율만으로 공비의 부호가 결정되지 않을 수 있다.
지수 차가 홀수인 새 관계식에서 스스로 공비를 결정하다
다음에는 앞의 식을 복사하지 않고 \(a_2=-3,\ a_5=24\)라는 새로운 조건으로 관계식을 직접 세웠다. 학생은
\[ \frac{a_5}{a_2}=r^{5-2},\qquad \frac{24}{-3}=r^3 \]
이므로 \(r^3=-8,\ r=-2\)라고 판단했다. 이번에는 지수 차가 3이어서 공비가 하나로 정해진다는 점까지 확인한 뒤, \(a_n=a_1(-2)^{n-1}\)에 \(a_2=-3\)을 대입해 \(a_1=\frac32\)를 구했다.
마지막에는 \(a_1=\frac32,\ r=-2\)로 다시 \(a_2\)와 \(a_5\)를 계산해 주어진 값이 각각 \(-3\), \(24\)로 돌아오는지 확인했다. 또한 앞선 문제에서 \(r=-2\)를 제외할 근거가 없었다는 점을 역으로 점검하며, 공비 후보에 예외가 남아 있지 않은지 스스로 판정했다.