미아동 고3수학과외, 부분합과 무한급수의 경계를 확인하는 복습
미아동에서 영훈고등학교, 창문여자고등학교, 솔샘고등학교, 삼각산고등학교, 신일고등학교, 성암국제무역고등학교에 다니는 고3 학생은 귀가 뒤 제한된 시간 안에 오답을 다시 확인해야 한다. 이 학생은 계산 결과만 맞추려다 부분합과 무한급수의 관계를 놓치는 경우가 있어, 풀이의 어느 줄에서 판단이 바뀌었는지 기록하는 연습이 필요했다.
처음 잘못된 줄을 표시하기
문제는 다음과 같았다.
첫째항이 3이고 공비가 1/2인 등비급수의 합을 구하여라.
학생은 부분합을 바르게 계산했다.
Sn=3+3·(1/2)+3·(1/2)2+⋯+3·(1/2)n-1
Sn=3{1-(1/2)n}∕{1-1/2}=6{1-(1/2)n}
그러나 다음 줄에서 다음과 같이 적었다.
오답: ∑k=1∞3(1/2)k-1=Sn=6{1-(1/2)n}
이 식은 틀렸다. Sn은 첫 n개 항의 합이므로 n에 따라 변하는 부분합이고, 무한급수의 합은 부분합의 극한이다. 공비의 절댓값이 1보다 작으므로 수렴하며,
∑k=1∞3(1/2)k-1=limn→∞Sn=limn→∞6{1-(1/2)n}=6
이 정답이다. 학생은 이제 틀린 줄 앞에 표시를 하고, Sn → n개 항의 합, lim Sn → 무한급수의 합이라는 화살표를 적는다. 이어서 n=2를 대입하면 부분합은 4.5이지만 전체 합은 6이므로 두 값을 같게 둘 수 없다는 점도 확인한다.
조건과 식을 연결한 검산
- 공비 조건: |1/2|<1이므로 수렴
- 부분합: Sn=6{1-(1/2)n}
- 무한급수: limn→∞Sn=6
- 원식 대조: n=3이면 S3=5.25이고, 3+1.5+0.75=5.25
이 과정을 통해 계산 중간식이 맞더라도 마지막에 극한을 취하지 않으면 급수의 합을 구한 것이 아니라는 사실을 확인한다. 오답노트에는 “공식 오류”라고만 쓰지 않고, 부분합을 급수의 합으로 바꿔 쓴 최초의 줄을 기록한다.
조건을 바꾼 독립 검증
다음 문제는 앞의 예제를 보지 않고 풀게 했다.
첫째항이 5이고 공비가 -1/3인 무한등비급수의 합을 구하여라.
공비의 절댓값이 1보다 작으므로 수렴한다.
Sn=5{1-(-1/3)n}∕{1-(-1/3)}=15/4{1-(-1/3)n}
따라서
∑k=1∞5(-1/3)k-1=limn→∞Sn=15/4
학생은 이번에는 Sn을 정답으로 멈추지 않고 반드시 극한을 적었다. 또한 n=2에서 부분합이 5-5/3=10/3임을 원래 항에 대입해 확인한 뒤, 15/4는 부분합의 극한이라는 차이까지 구분했다.






