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작전지구 고2수학과외

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분모에 0을 넣는 순간 생긴 오류

작전지구과외 수업에서 다음 정의식을 계산하던 중 풀이가 멈췄다.

문제: 함수 \(f(x)=x^3-2x\)의 \(x=a\)에서의 도함수를 정의로 구하여라.

학생의 첫 줄은 다음과 같았다.

\[ f'(a)=\lim_{h\to0}\frac{f(a+h)-f(a)}{h} \]

이후 \(h=0\)을 바로 대입하여 분모가 0이므로 계산할 수 없다고 결론 내렸다.

극한 전에는 h가 0이 아니다

극한 기호의 \(h\to0\)은 처음부터 \(h=0\)을 대입한다는 뜻이 아니다. \(h\)가 0에 한없이 가까워지는 동안의 식을 살피는 과정이다. 따라서 먼저 \(h\neq0\)인 상태에서 분자를 전개하고 약분해야 한다.

약분 가능한 구조 만들기

\[ \begin{aligned} f'(a) &=\lim_{h\to0} \frac{(a+h)^3-2(a+h)-(a^3-2a)}{h}\\ &=\lim_{h\to0} \frac{3a^2h+3ah^2+h^3-2h}{h}\\ &=\lim_{h\to0} \left(3a^2+3ah+h^2-2\right) \end{aligned} \]

분자에 \(h\)가 인수로 포함되어 있으므로 \(h\neq0\)인 범위에서 약분할 수 있다. 이제 약분이 끝난 식에 한해서 \(h=0\)에 가까워지는 값을 적용한다.

최종 확인

\[ f'(a)=3a^2-2 \]

따라서 정의로 구한 도함수는 \(f'(x)=3x^2-2\)이다. 핵심은 \(h=0\)을 직접 대입하지 않는 것이 아니라, \(h\)가 포함된 차분몫을 먼저 정리하고 약분한 뒤 극한을 계산하는 데 있다.

작전지구 고2수학과외 학부모 후기

책상 위 계산식이 길게 이어져 있길래 잠깐 봤는데, 아이가 처음 줄부터 다시 풀지 않고 틀린 계산이 나온 줄 바로 앞에 펜을 대더라고요. 전체 풀이를 지우지 않은 채 그 부분부터 다시 이어 가는 모습은 처음 보게 됐어요. 원래는 공부를 끝내면 그날 어떤 판단을 했는지 되짚어보는 일이 없었거든요. 작전지구 수학과외 이야기를 나누던 중에도 저는 그 차이가 꽤 크게 느껴지더라고요. 계산을 전부 없애고 새로 시작하는 대신, 어디에서 흐름이 어긋났는지 남겨둔 채 확인하고 있었습니다. 시험이 없는 평일 밤에 다른 계산 문제를 풀 때도 같은 방식으로 오류 바로 전 단계부터 손을 움직였어요. 책상을 정리할 때도 다음에 다시 살펴볼 지점이 남아 있는 상태였고, 풀이 전체를 덮어버리지는 않았습니다.

★★★★☆학부모 후기

새 문제집을 펼쳐 첫 문제를 풀 때부터 눈에 들어오는 부분이 있었어요. 계산을 하다가 막히자 처음 줄로 돌아가지 않고, 오류가 생기기 직전 줄부터 다시 이어 가더라고요. 이미 확인한 부분과 다시 살펴볼 부분을 나눠서 보는 모습이었습니다. 가방에서 시험지를 꺼내 정리하던 날에도 긴 계산 문제를 그렇게 보고 있었어요. 예전에는 답만 맞으면 중간 계산은 다시 확인하지 않고 넘어가는 일이 많았는데, 그날에는 계산 전체를 지우지 않은 채 틀린 줄 바로 앞에 연필을 대고 풀이를 재개했어요. 작전지구 수학과외 이야기를 나누며 보게 된 장면이지만, 집에서 실제로 달라진 건 이런 식으로 자기 풀이를 찾아가는 과정이었어요. 마지막까지 남겨 둔 계산도 처음부터가 아니라 필요한 지점부터 살펴보고 있었습니다.

★★★★★학부모 후기

서술형 숙제를 쓰던 밤, 아이가 풀이를 처음부터 다시 훑더니 가장 먼저 잘못된 식만 찾아 짧게 표시해 두더라고요. 확인한 곳을 길게 설명하거나 앞뒤 풀이를 전부 지우지는 않고, 어느 부분을 봤는지만 간단히 남겨 놓은 모습이었어요. 월요일 아침 가방을 챙기다가 오답 문제를 펼쳐 둔 것도 봤습니다. 틀린 답 전체에 표시한 게 아니라, 처음 잘못된 식 하나만 네모로 묶어 두었더라고요. 예예전에는 틀린 부분을 발견해도 그 앞뒤 계산까지 이어서 살펴보지는 않았거든요. 작전지구 수학과외를 알아보던 중에도 이런 차이가 실제로 보일까 싶었는데, 이번에는 수정할 위치가 네모 안에 분명히 남아 있었습니다.

★★★★★학부모 후기

두 번째 수업을 기다리던 날, 아이가 먼저 문제집과 필기구를 챙기는 모습이 기억에 남았습니다. 작전지구 선생님은 막히는 문제의 답을 바로 알려주기보다 어디까지 이해했는지 물어보고, 그날 할 일과 다음에 볼 내용을 나눠 주셨습니다. 낯을 가리던 아이가 이제는 모르는 문제를 그대로 지나치지 않고 질문하려는 모습이 눈에 띕니다.

★★★★★학부모 후기

처음에는 작전지구에서 수학 과외를 시작해도 복습보다 다음 진도를 빨리 나가고 싶어 했습니다. 다만 수업 전 틀린 문제를 표시해 두면 선생님이 부담 없이 이유를 물어보고, 시험이 가까워질수록 부족한 부분을 다시 살펴보며 일정도 맞춰 주셨습니다. 요즘은 문제를 틀려도 금방 마음을 다잡고 다음 문제를 이어가는 모습이 눈에 띕니다.

★★★★★학부모 후기

작전지구에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 모르는 문제를 예전처럼 숨기지 않고 먼저 보여 주기 시작했습니다. 숙제하다 틀린 문제가 여러 개 나온 날에도 선생님은 답을 바로 고치기보다 어디서 생각이 달라졌는지 함께 찾아보고, 어려운 부분은 무리하게 넘기지 않으셨습니다. 집에서도 수업 중 궁금했던 내용을 먼저 이야기하는 모습이 보여 성적보다 반가운 변화였습니다.

★★★★★학부모 후기