번갈아 더하면 값은 어디에 자리 잡을까
미적분 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 지시를 따라 손으로 직접 해 본 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석하고 성찰하여 서술하세요. 정답 문장이 정해져 있지 않으니, 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다. 예제: 1 − 1/2 + 1/3 − 1/4 + 1/5 − 1/6 (비교용: 1 − 1 + 1 − 1 + 1 − 1)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①왼쪽부터 차례로 더해 가며 나온 값을 소수 셋째 자리까지 [칸 A]에 여섯 개 적어 보세요: 1 → −1/2 → +1/3 → −1/4 → +1/5 → −1/6.
- ②[칸 A]의 여섯 값 중 1·3·5번째에 파란 ◯, 2·4·6번째에 빨간 △를 표시하세요.
- ③파란 ◯ 값만 [칸 B] 위줄에, 빨간 △ 값만 아래줄에 순서대로 옮겨 적고, 각 줄이 커지는지 작아지는지 ↑/↓로 표시하세요.
- ④[칸 B] 위줄 끝 값에서 아래줄 끝 값을 빼 [칸 C]에 적고, 처음 두 값의 차 1−0.5=0.5 와 비교해 보세요.
- ⑤매번 더한 수의 크기 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/6 을 소수로 [칸 D]에 적고, 점점 어떻게 되는지 한 단어로 쓰세요.
- ⑥이번엔 1 → −1 → +1 → −1 → +1 → −1 로 여섯 값을 [칸 E]에 적고, 위·아래 두 줄이 서로 가까워지는지 보세요.
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 B]의 두 줄은 한쪽이 점점 내려가고 다른 한쪽이 점점 올라가며 서로 가까워졌습니다. 이 두 줄이 결국 어떤 하나의 값 근처에 함께 모일 것 같나요? [칸 C]·[칸 D]와 연결해 그렇게 생각하는 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 위줄은 ___ 방향, 아래줄은 ___ 방향으로 움직이는데, 둘 사이 간격이 ___ 때문에 …
(2)이 '두 줄이 가까워지는 일'은 1, 1/2, 1/3, … 이라서 생긴 우연일까요, 아니면 매번 더하는 수의 크기가 0 쪽으로 점점 줄기만 하면 어떤 경우든 생기는 규칙일까요? 다른 예 1 − 1/4 + 1/9 − 1/16 + 1/25 − 1/36 의 여섯 값을 직접 계산해 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 계산한 여섯 값은 ___ 이고, 두 줄은 …
(3)[칸 E]의 1 − 1 + 1 − 1 … 은 두 줄이 왜 가까워지지 않았나요? [칸 A]·[칸 B]와 무엇이 달랐기 때문인지 [칸 D]에서 관찰한 '매번 더한 수의 크기'와 연결해 쓰세요. (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 수학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 여섯 값을 정확히 계산하고, ◯·△ 표시와 두 줄 분리·간격 비교·크기 나열을 빠짐없이 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 두 줄이 한 값에 모이는 까닭을 간격과 더한 수의 크기로 설명하고, 다른 예를 직접 계산해 우연/규칙을 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 수학 용어를 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
번갈아 더하면 값은 어디에 자리 잡을까 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 판단을 이번에는 용어와 기호로 정리해 적용합니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.급수 1 − 1/3 + 1/5 − 1/7 + ⋯ 의 부분합 S₁, S₂, S₃, S₄ 를 분수 또는 소수 셋째 자리까지 구하시오.
2.급수 ∑(n=1→∞) (−1)ⁿ⁺¹/√n 이 수렴하는지, 항의 절댓값 aₙ=1/√n 이 (ㄱ) 점점 줄어드는지 (ㄴ) 0으로 가는지 두 조건을 확인하여 판정하시오.
3.급수 1 − 1/4 + 1/9 − 1/16 + ⋯ (일반항 (−1)ⁿ⁺¹/n²) 의 합을 S 라 할 때, 부분합 S₄ 와의 차 |S − S₄| 가 얼마보다 작은지 오차 한계로 답하시오.
4.다음 두 급수의 수렴·발산을 판정하시오. (가) ∑(−1)ⁿ⁺¹ · n/(n+1) (나) ∑(−1)ⁿ⁺¹/n
5.급수 1 − 1/2 + 1/3 − 1/4 + ⋯ 의 합을 오차 0.1 미만으로 어림하려면 최소 몇 개의 항까지 더해야 하는지 구하시오.
정답
1. S₁=1, S₂=2/3≈0.667, S₃=13/15≈0.867, S₄=76/105≈0.724
2. aₙ=1/√n 은 감소하고 → 0 이므로, 교대급수 판정법에 의해 수렴
3. 다음 버리는 항 a₅=1/25=0.04 보다 작다 → |S−S₄| < 1/25
4. (가) 일반항이 0으로 가지 않으므로(→±1) 발산, (나) 수렴
5. 오차 한계 1/(n+1) < 0.1 → n+1 > 10 → 최소 10개 항 (a₁₁=1/11≈0.091<0.1)