시흥고2수학과외, 시그마의 시작값을 바꾸는 순간
풀이 노트에는 다음 식이 남아 있었다.
∑k=1n(3k-2)에서 j=k-1로 바꾼 뒤에도 합의 시작을 1로 두어
∑j=1n(3j+1)
이라고 적은 것이다. 그러나 k가 1일 때 j는 0이다. 인덱스는 항의 값이 아니라 항을 세는 기준이므로, 문자를 바꾸면 범위도 함께 바뀌어야 한다.
j=k-1이면 첫 항의 번호는 0이다
원래 식에서
k=1 → j=0, k=n → j=n-1
이고 k=j+1이므로
∑k=1n(3k-2) = ∑j=0n-1{3(j+1)-2} = ∑j=0n-1(3j+1)
가 된다. 예를 들어 n=4이면 원래 항은 1, 4, 7, 10이므로 합은 22이다. 잘못 바꾼 식 ∑j=14(3j+1)은 4+7+10+13=34가 되어 전혀 다른 합이 된다. 시작 인덱스를 고치지 않으면 첫 항 1을 빠뜨리는 동시에 새로운 항 13을 덧붙이게 된다.
기호를 읽은 말과 식을 한 줄로 맞추기
재풀이할 때는 먼저 “j는 k보다 1 작은 번호이고, k의 범위 1부터 n은 j의 범위 0부터 n-1로 이동한다”라고 말하게 한다. 그다음 식을 한 줄만 수정한다.
∑k=1n(3k-2) → ∑j=0n-1(3j+1)
이때 계수 3은 그대로이고, -2는 k=j+1을 대입한 결과 1로 바뀐다. 문자만 교체하는 것이 아니라 항의 표현과 양 끝 인덱스를 함께 옮겨야 부분합의 의미가 유지된다.
표로 확인한 뒤 다른 계수의 식에 적용하기
| 원래 k | 변환된 j=k-1 | 3k-2 | 3j+1 |
|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 2 | 1 | 4 | 4 |
| 3 | 2 | 7 | 7 |
이제 조건을 바꾸어 다음 식을 확인한다.
∑k=2m(5-2k)
같은 방식으로 j=k-1을 사용하면 k=j+1이고, k=2일 때 j=1, k=m일 때 j=m-1이다. 따라서
∑k=2m(5-2k) = ∑j=1m-1{5-2(j+1)} = ∑j=1m-1(3-2j)
가 되어야 한다. 첫 항을 대조하면 원래 k=2의 값은 1이고, 변환식의 j=1 값도 1이다. 시작값이 무조건 0으로 바뀌는 것이 아니라, 원래 시작 인덱스가 어디였는지를 먼저 옮겨야 한다. 시흥의 학교별 주간 프린트나 수행평가에서 표현만 바뀐 시그마가 나와도 이 표처럼 원래 항과 변환된 항을 한 번 대조하면 부분합의 기준을 놓치지 않게 된다.






