何でこうなるかは、何となくわからなくはないのですが（1回目の実行と2回目の実行で同じリストをletで束縛してるってことですよね？）、
letってそういう動作するのを想定して使わなきゃいけないものなのか、ってのがわかってないのです。
僕の理解では元の関数定義でいけそうな気がするのです。