효자동 전주대학교사범대학부설고등학교 수학과외







직각 조건만으로는 성분이 하나로 정해지지 않았던 장면
효자동에서 수학 과외를 받던 학생은 전주대학교사범대학부설고등학교 문제의 앞 단계 결과를 따로 적어 둔 뒤, 두 벡터의 성분을 다음 식에 연결하려고 했다. 핵심은 두 벡터의 내적이 0이라는 조건과 한 벡터의 크기 조건을 동시에 사용하는 것이었다.
예를 들어 a=(x, 2), b=(3, y)가 서로 수직이고 |a|=√5라면 학생은 먼저
a·b=3x+2y=0, |a|²=x²+4=5
를 각각 적었다. 크기 조건에서 x²=1이므로 x=1 또는 x=-1이고, 이에 따라 y=-3/2 또는 y=3/2가 된다. 학생은 계산 결과를 다음 식에 대입하는 과정까지는 정확히 이어 갔지만, 왜 두 경우가 생기는지 설명할 때 “크기 조건을 만족하는 값”이라고만 말해 성립 범위를 분명히 하지 못했다.
부호가 달라져도 직각 조건이 유지되는지 확인한 검산
계산 순서를 그대로 반복하지 않도록, 이번에는 크기 조건에서 가능한 x의 값을 먼저 좌표축 위 위치로 해석하게 했다. |a|=√5이고 두 번째 성분이 2이므로 첫 번째 성분의 절댓값은 1이며, 방향에 따라 x=±1이 가능하다. 그다음 직각 조건은 y=−3x/2로 정해진다는 관계만 사용했다.
이 방식으로 얻은 두 후보를 각각 원래 조건에 넣었다.
- a=(1,2), b=(3,-3/2)이면 a·b=3-3=0이다.
- a=(-1,2), b=(3,3/2)이면 a·b=-3+3=0이다.
두 벡터의 크기 조건도 모두 |a|²=1+4=5를 만족했다. 따라서 부호가 다른 두 해를 임의로 하나만 고르는 것이 아니라, 크기 조건이 허용하는 경우를 먼저 확인한 뒤 직각 조건으로 나머지 성분을 결정해야 한다는 점을 확인했다.
표현을 바꾼 문항에서 조건의 역할을 분리하다
이후에는 이전 식을 복사하지 않고, u=(p,-4), v=(2,q)가 수직이며 |u|=5인 새 문항을 풀었다. 학생은 p²+16=25에서 p=±3을 찾고, 내적 조건 2p-4q=0을 이용해 q=p/2로 정리했다. 그 결과 (p,q)=(3,3/2) 또는 (-3,-3/2)를 직접 만들었다.
마지막에는 단순히 계산이 끝났는지만 보지 않고, 각 후보가 u·v=0과 |u|=5를 모두 만족하는지 따로 점검했다. 학생은 크기 조건은 가능한 성분의 범위를 정하고, 직각 조건은 그 성분에 대응하는 다른 벡터의 성분을 정한다는 필수 근거와 단순 계산을 구별해 설명할 수 있었다.