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가양동 고3 수학과외: 부호가 바뀐 등비급수에서 미지수 다시 결정하기

가양동의 동양고등학교, 세현고등학교, 영등포공업고등학교 학생들은 귀가 시각과 과제량에 따라 시험 준비 순서를 조정할 필요가 있다. 특히 급수 문제는 앞에서 풀었던 숫자를 그대로 옮기기보다 새 조건에서 공비의 범위와 부호를 먼저 확인해야 한다.

이전 문제의 값을 새 문제에 복사한 오답

학생은 앞선 문제에서 등비급수

\[ 6-6k+6k^2-6k^3+\cdots \]

의 합이 \(4\)라는 조건을 이용해

\[ \frac{6}{1+k}=4 \quad\Rightarrow\quad k=\frac12 \]

를 얻었다. 그런데 새 문제

\[ 8-8k+8k^2-8k^3+\cdots \] 의 합이 \(6\)일 때 \(k\)의 값을 구하여라.

에서도 새 합 조건을 확인하지 않고 다음과 같이 작성했다.

오답식: \(\displaystyle k=\frac12\)

이 식은 직전 문제의 값을 복사한 것으로, 새 급수의 첫째항 \(8\)과 합 \(6\)을 반영하지 않았기 때문에 틀렸다.

공비의 부호와 수렴조건부터 다시 확인하기

새 급수의 공비는 \(-k\)이므로 무한등비급수의 합을 사용할 수 있으려면

\[ |-k|<1 \quad\Rightarrow\quad |k|<1 \]

이어야 한다. 따라서 합 공식은

\[ S=\frac{a}{1-r} =\frac{8}{1-(-k)} =\frac{8}{1+k} \]

이다. 합이 \(6\)이므로

\[ \frac{8}{1+k}=6 \]

\[ 8=6+6k,\qquad 6k=2,\qquad k=\frac13 \]

로 고친다. \(\left| \frac13 \right|<1\)이므로 수렴조건도 만족한다.

계산 뒤 원조건에 재대입하기

학생은 틀린 줄에 표시한 뒤, 첫째항 \(8\), 공비 \(-k\), 합 \(6\)을 원 안에 적고 식을 다시 세웠다. 구한 값을 대입하면

\[ \frac{8}{1+\frac13} =\frac{8}{\frac43} =6 \]

이므로 정답은

\(\displaystyle k=\frac13\)

이다. 첫 항부터 일부 항을 계산해도

\[ 8-\frac83+\frac89-\frac8{27}+\cdots \]

처럼 부호가 번갈아 나타나므로 공비가 \(-\frac13\)이라는 점과도 일치한다.

조건을 바꾼 독립 검증

같은 문제를 반복하지 않고 첫째항과 합을 바꿔 다음 문제를 확인한다.

\[ 10-10k+10k^2-10k^3+\cdots \] 의 합이 \(8\)일 때 \(k\)를 구하여라.

공비가 \(-k\)이므로

\[ \frac{10}{1+k}=8 \quad\Rightarrow\quad 10=8+8k \quad\Rightarrow\quad k=\frac14 \]

이다. 실제로

\[ \frac{10}{1+\frac14} =\frac{10}{\frac54} =8 \]

이고 \(\left|\frac14\right|<1\)이므로 조건을 모두 만족한다. 숫자가 바뀌면 이전 \(k\)를 재사용하지 않고, 첫째항·공비·합의 관계를 새로 세워야 한다.

수업에서 달라진 모습

스스로 확인한 숙제

가양동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 수업 일정에 맞춰 공부하는 모습이 조금씩 보였습니다. 시험 전에는 오답 공책을 펼쳐 놓고 부담스러워했지만, 선생님이 학교 과제와 시험 일정을 살펴 그 주의 수업량을 조절하고 할 일을 나눠 주셨습니다. 맞힌 문제도 다시 설명해 보게 하니 막히는 문제를 예전처럼 바로 피하지 않게 되었습니다.

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숙제를 챙기는 습관

숙제 검사를 받을 때마다 틀린 문제를 설명해야 해서 처음에는 긴장했지만, 선생님께서 맞힌 문제부터 풀이를 말해 보게 해 주셔서 조금씩 편해졌습니다. 가양동에서 수업 일정에 적응한 뒤에는 시험이 다가와도 무리하게 진도를 늘리지 않고 부족한 부분을 다시 확인했습니다. 틀린 문제를 보고도 금방 다시 이어서 공부하는 습관이 생겼습니다.

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오답에서 찾은 변화

처음에는 어려운 문제를 만나면 금세 손을 놓던 아이가 수업 중 틀린 문제를 따로 표시해 두기 시작했습니다. 가양동에서 과외를 시작한 뒤 선생님은 지난 문제를 다시 풀 때도 부담 주지 않고, 왜 막혔는지 편하게 말하도록 기다려 주셨습니다. 시험을 앞두고 부족한 부분을 차분히 돌아보면서 틀린 뒤에도 다시 이어가는 모습이 생겨 학부모로서 든든했습니다.

★★★★★

모르는 걸 말하는 힘

가양동에서 과외를 시작한 첫날, 아이가 틀린 문제 앞에서 금세 손을 놓지 않을까 걱정했습니다. 선생님은 답을 바로 알려주기보다 어디까지 이해했는지 차분히 물으며 아이의 속도에 맞춰 주셨고, 수업 뒤에는 모르는 문제도 다시 살펴보려는 모습이 보였습니다.

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숙제를 챙기는 습관

가양동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 자신이 없어 숙제를 한꺼번에 몰아서 하곤 했는데, 선생님께 검사받는 순간에도 틀린 문제를 볼까 봐 표정이 굳어 있었습니다. 맞힌 문제의 풀이를 직접 설명하게 하며 이해한 부분을 차분히 확인해 주셨고, 시험 전에는 새 진도보다 부족한 내용을 다시 살펴보며 속도보다 이해를 우선하셨습니다. 몇 주 지나자 숙제를 시작하는 모습이 한결 자연스러워졌고, 틀린 뒤에도 금방 다시 이어가는 편이 됐습니다.

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