계산지구 고2수학과외







수평접선이 극값이 아닐 때
학생 풀이 기록에는 다음과 같은 결론이 적혀 있었다.
“미분계수가 0이므로 이 점에서 극댓값 또는 극솟값을 갖는다.”
이 판단이 어긋난 지점은 미분계수의 값과 함수의 증가·감소 변화를 같은 것으로 본 데 있다. 계산지구과외에서는 먼저 기울기 0이라는 사실과 극값의 조건을 분리해 해석하도록 지도한다.
하나의 식에서 확인하는 차이
함수 \(f(x)=x^3\)을 생각해 보자.
\[ f'(x)=3x^2,\qquad f'(0)=0 \]
따라서 \(x=0\)에서 접선의 기울기는 0이다. 그러나 \(x<0\)에서도 \(f'(x)>0\)이고, \(x>0\)에서도 \(f'(x)>0\)이다. 함수는 양쪽에서 계속 증가하므로 \(x=0\)은 극댓값도 극솟값도 아니다.
부호 변화까지 살펴보기
| 미분계수의 변화 | 함수의 변화 | 판단 |
|---|---|---|
| 양수 → 음수 | 증가 → 감소 | 극댓값 가능 |
| 음수 → 양수 | 감소 → 증가 | 극솟값 가능 |
| 양수 → 양수 | 계속 증가 | 극값 아님 |
예를 들어 \(g(x)=x^2\)에서는 \(g'(x)=2x\)이므로 \(x=0\)을 기준으로 미분계수의 부호가 음수에서 양수로 바뀐다. 따라서 \(x=0\)에서 극솟값을 갖는다. 반면 \(f(x)=x^3\)은 미분계수가 0이지만 부호가 바뀌지 않는다.
최종 검증
미분계수 \(f'(a)=0\)은 \(x=a\)에서 그래프가 순간적으로 수평이라는 뜻일 뿐이다. 극값을 판단하려면 \(a\)의 양옆에서 미분계수의 부호가 바뀌는지 또는 함수값의 증가·감소가 달라지는지를 추가로 확인해야 한다.
따라서 “미분계수가 0이면 반드시 극값이다”는 문장은 틀리며, 올바른 결론은 “미분계수가 0인 점은 극값의 후보일 뿐, 부호 변화 확인이 필요하다”이다.