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최준원의 수리 논술 강의노트

짝수 반대는 홀수, 그렇다면 남학교 반대말은 여학교?

정답은 여학교가 아니라 ‘적어도 한 명의 여학생이 다니는 학교’이다. 남학교의 반대말을 명제화해 생각하면 ‘우리 학교에 다니는 학생은 모두 남학생이다’라는 명제에 대한 부정이며 이는 그렇지 않은 경우, 즉 여학생이 적어도 한 명은 존재한다는 뜻이 된다.이처럼 명제의 조건이나 결론을 부정할 때 ‘임의성’과 ‘존재성’의 관계를 잘 파악해야 올바른 증명을 할 수 있게 되며 특히 수리논술에서 자주 출제되는 귀류법에 대한 증명 논제는 이런 관계를 명확히 기술해야 좋은 점수를 받을 수 있다. 예시 논제를 통해 관련된 증명 구조를 파악해보자. 포인트수리논술에서 주로 출제되는 증명 방법에는 직접증명과 간접증명 그리고 수학적 귀납법이 있으며 귀류법은 이 중 간접증명에 해당한다. 

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경우의 수를 세다 - 조합과 순열의 이해

수리논술에서 ‘확률과 통계’를 출제하는 대학은 20여 곳으로 논술고사를 시행하는 전체 대학의 과반수를 차지한다. 특히 중앙대는 출제범위에 ‘확률과 통계’가 빠져 있지만 문제 1번에서 고1 과정의 ‘경우의 수 - 순열/조합’ 문제를 항상 내며, 미적분 위주로 출제하는 다른 대학에서도 ‘순열/조합’ 문제는 공통범위로 언제든 나올 수 있다. 다만 ‘확률과 통계’ 문항은 출제되더라도 변별력 위주로 나오는 ‘미적분’에 비해 기초적인 개념을 확인하기 위한 문항이 주로 출제되므로 너무 부담을 가질 필요는 없다. 실제 문제를 풀어가는 과정에서도 세부적인 공식에 너무 매이지 말고 주어진 상황에 맞춰 경우의 수를 찬찬히 세어가는 것이 오히려 점수를 확실히 받을 수 있는 지름길임을 명심하자. 포인트공식에만 의존하면 조합으로 나온 문제에서 순열 공식을 이용해 풀이하는 실수를 할 수 있으므로 주의해야 한다.

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문제의 조건은 출제 의도를 파악하는 핵심 요소다

문제에서 주어진 조건은 문제를 풀기 위한 필수 조건이지만 그 자체로 출제자가 문제를 낸 의도를 파악할 수 있는 도구와 같다. 예를 들어 함수 f가 a에서 미분 가능함을 보이라고 하면 반드시 미분계수의 정의를 이용해 답안을 작성해야 한다. 반면에 f’(a)의 값을 구하는 문제는 특별한 언급이 없다면 도함수의 존재를 전제로 한 것이므로 이 경우에는 수험생의 계산 집중력을 보려고 하는 것이 문제 출제 의도다. 이처럼 문제의 조건을 확인할 때 해당 조건이 주어진 맥락을 고려해 출제 의도를 파악한다면 답안 작성의 올바른 방향을 잡을 수 있을 것이다. 포인트함수의 연속은 ‘정의역의 변화량이 0으로 가면 치역의 변화량도 반드시 0으로 감’을 의미한다.

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수식 기호의 정확한 사용은 합격답안의 첫 단추

논술 답안과 관련해 특히 변별이 높게 작용하는 수식 기호 중에는 시그마와 조합 기호가 있다. 이들 수식 기호를 정확하게 사용하는 것은 수학 역량을 높이는 것뿐만 아니라 수리논술 전형에서도 당락을 결정짓는 중요한 요소 중 하나다. 문제를 올바르게 이해했더라도 핵심적인 수식 기호를 다룰 때 실수를 반복하거나 수식 기호의 활용을 제대로 하지 못하면 감점 누적으로 이어지므로 주의해야 한다. 포인트특히 수열과 조합은 수식 기호를 매개로 해 개념이 연결되므로 이들 기호의 활용을 잘 익혀두자.

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'롤의 정리'는 반드시 직접 증명할 수 있어야

아래의 예시 논제를 통해 출제자가 묻고자 하는 것을 한 줄로 요약하자면 ‘롤의 정리를 직접 증명해보았는가?’이다.극한미분법의 기본 논증추론에 주로 사용되는 핵심 정리에는 최대최소의 정리와 롤의 정리가 있으며, 이 중 최대최소의 정리는 증명 없이 기본 성질로 사용할 수 있지만 롤의 정리는 반드시 직접 증명할 수 있어야 한다. 이때 최대최소의 정리가 롤의 정리를 증명하는 기본 성질로 활용되므로 이들 간의 관계를 잘 연결해 증명 연습을 해봐야 한다. 포인트미분계수의 극값정리 및 평균값정리도 롤의 정리의 개념에 포함된다.

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다항함수가 중근을 가지면 언제나 접선일까?

수학Ⅱ와 미적분을 배운 학생이라면 ‘중근=접선’이라는 결과적 지식을 잘 알 것이다. 그러나 위와 같이 이미 결과적인 지식으로 알고 있던 내용을 논리적으로 다시 설명하라고 하면 많은 학생이 막막함을 느낀다. 여기에 더해 위 명제의 역에 해당하는 ‘접선이면 언제나 중근을 가질까?’라는 질문을 연계된 하위 문항으로 출제하면 정답률은 더 떨어진다. 이처럼 당연한 지식으로 알고 있던 내용을 논리적인 답안으로 작성하려면 훨씬 더 많은 연습이 필요하다. 아래 관련된 예시 문항을 통해 위 질문에 대한 논리적인 답안 작성 과정을 살펴보자. 포인트다항함수에서 f(a)=0이면 반드시 (x-a)를 인수로 가진다. 

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문제 해결 위해 이용 가능한 '최적의 전략' 세워보자

출제자가 요구하는 것이 무엇인지 정확하게 파악하고 이에 대한 최적의 전략을 세우는 것이 수학 문제 풀이의 핵심이다. 특히 수리논술에서는 제시문이 주어지므로 이를 최대한 활용해야 한다.제시문에는 출제자가 해당 문제를 만든 배경에 대한 정보 및 출제자의 의도가 담겨 있으므로 수험생은 제시문에 주어진 내용을 종합해 출제자가 원하는 답안을 쓰기 위한 맞춤 전략을 세워야 한다. 포인트A=B 라는 사실을 증명하려면 A-B=0 또는 A÷B=1 임을 보이는 것과 같은 ‘최적의 전략’을 세워야 한다.

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극값의 이해…'충분히 작다'면 얼마나 작아야 할까

‘충분히 작다’는 말은 언어적으로는 볼 때는 그 경계가 다소 불분명한 표현처럼 보이지만 수학에서는 명확히 두 가지 의미로 쓰인다. 첫 번째는 크기가 존재하므로 ‘0’은 아니라는 의미고, 두 번째는 필요한 만큼 얼마든지 그 크기를 작게 할 수 있다는 의미다.따라서 수리논술의 논증 추론 문제에서 ‘충분히 작다’는 표현이 나오면 위와 같이 직관적이고 자명하게 이해되는 수학적 기본 공리로서 증명 과정에 활용할 수 있어야 한다. 특히 극값의 정의나 롤의 정리 등에서 필수적으로 쓰이는 개념이므로 본문을 참고해 문제 풀이에 잘 활용할 수 있도록 하자. 포인트수리논술 문제에서 ‘충분히 작은 h’라는 표현은 문제풀이 단계에서 필연적으로 h→0일 때의 극한으로 귀결된다.