송천동 전라고등학교 수학과외







음의 배수가 벡터의 방향을 바꾸는 순간
전라고등학교 수학 문제를 풀던 학생은 문자와 수치가 함께 제시된 벡터 조건에서 먼저 값을 대입하지 않았다. 벡터를 k로 나타낼 때 음의 실수배가 되면 방향과 크기가 어떻게 달라지는지 관계식부터 세운 뒤 조건을 정리했다.
값을 넣기 전에 세운 관계식
학생은 벡터 v에 실수 k를 곱한 kv를 살펴보며, k<0이면 원래 벡터와 반대 방향이고 길이는 |k|배가 된다고 적었다. 예를 들어 v=(2,-1)에 -3을 곱하면 -3v=(-6,3)이므로 방향은 반대가 되고 크기는 3배가 된다.
이렇게 먼저 k<0, v≠0이라는 조건을 분리하자, 숫자를 대입한 결과만 보고 방향 변화를 판단하는 실수가 줄었다.
계산 결과보다 조건 설명이 더 어려웠던 지점
계산 자체는 맞았지만 학생은 “음수라서 방향이 바뀐다”고만 말해 설명이 모호했다. 특히 k=0이면 벡터가 영벡터가 되어 방향을 정할 수 없고, k>0이면 방향이 유지된다는 조건까지 함께 구분해야 했다.
그래서 교정에서는 앞서 사용한 좌표 곱셈을 그대로 반복하지 않고, 두 벡터의 내적과 크기를 이용해 결과를 확인했다. v와 -3v의 내적은 -3|v|²이므로 영벡터가 아닌 경우 음수가 되어 서로 반대 방향임을 확인할 수 있었다. 또 |-3v|=3|v|이므로 크기가 세 배라는 사실도 별도로 검산했다.
표현을 바꾼 새 조건에서 관계식을 다시 세우다
이후에는 앞의 좌표를 사용하지 않고, |u|=5인 벡터 u와 w=au가 주어진 문항을 풀었다. w의 방향이 u와 반대이고 크기가 2배라는 조건에서 학생은 곧바로 a=-2를 세웠다. 따라서 |w|=10이고, u·w=-2|u|²<0이므로 방향 판단도 독립적으로 확인했다.
음의 실수배에서 방향 반전은 배수의 부호로, 크기 변화는 그 절댓값으로 판단한다. 단, 원래 벡터가 영벡터가 아니어야 방향을 말할 수 있다.
반례로 조건을 끝까지 점검한 확인
마지막에는 학생이 스스로 a=0과 a=2를 대입해 보았다. a=0에서는 방향 자체가 사라지고, a=2에서는 방향이 반대가 되지 않았다. 이를 통해 “음의 배수”라는 말만 기억하는 데서 그치지 않고, 배수의 부호와 원래 벡터의 영벡터 여부를 함께 확인해야 최종 조건이 성립한다는 것을 검증했다.