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신가동 고2수학과외

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정지점인데 극값이 없었던 이유

학생은 도함수가 0이면 항상 극대나 극소라고 판단했다. 하지만 신가동과외 수업에서 먼저 확인한 것은 계산 결과가 아니라 도함수 인수의 중복도였다.

한 식에서 시작한 오류

함수 \(f(x)=x^3\)을 살펴보자.

\[ f'(x)=3x^2 \]

따라서 \(x=0\)에서 \(f'(0)=0\)이다. 그러나 \(3x^2\)는 \(x=0\)의 왼쪽과 오른쪽에서 모두 양수이다.

구간\(f'(x)\)의 부호함수의 변화
\(x<0\)+증가
\(x=0\)0정지점
\(x>0\)+증가

중근의 핵심은 부호 변화

\(f'(x)=3x^2\)에서 \(x=0\)은 중복도 2인 중근이다. 짝수 중복 근은 일반적으로 도함수의 부호를 바꾸지 않으므로 극대·극소가 생기지 않을 수 있다. 실제로 \(f(x)=x^3\)은 계속 증가하므로 \(x=0\)에서 극값이 없다.

반대로 \(f(x)=x^4\)이면

\[ f'(x)=4x^3 \]

\(x=0\)은 홀수 중복 근이고, 도함수 부호가 음수에서 양수로 바뀐다. 따라서 \(x=0\)에서 극소가 생긴다.

교정된 판단 기준

도함수 0만으로 결론 내리지 않기

  1. 도함수를 구한다.
  2. \(f'(x)=0\)인 후보를 찾는다.
  3. 후보 좌우에서 도함수의 부호를 비교한다.
  4. +\(\to\)-이면 극대, -\(\to\)+이면 극소로 판정한다.
  5. 부호가 유지되면 극값이 없는 정지점으로 구분한다.

최종 확인

\(f'(x)=(x-1)^2(x+2)\)에서 \(x=1\)은 짝수 중복 근이다. \(x=1\)의 양옆에서 다른 인수 \(x+2\)는 양수이고 \((x-1)^2\)도 양수이므로 도함수 부호는 양수로 유지된다. 따라서 \(x=1\)에서는 극값이 없다.

반면 \(x=-2\)에서는 인수 \(x+2\)의 부호가 바뀌므로 극값 여부를 부호표로 판단할 수 있다. 이처럼 극대와 극소 문제에서는 도함수의 영점보다 부호 변화와 중복도를 함께 확인해야 한다.

신가동 고2수학과외 학부모 후기

시험이 끝난 다음 날 저녁, 방에 잠깐 들어갔다가 아이가 문제집 한쪽을 손으로 가려 놓고 다시 계산하는 모습을 봤어요. 처음엔 틀린 문제를 그대로 반복하는 줄 알았는데, 가려진 부분은 숫자였고 풀이에서 어떤 판단을 했는지 스스로 확인하고 있더라고요. 신가동 수학과외 이야기를 나누던 때에도 이런 장면은 눈에 띄었어요. 예전에는 공부를 마치면 다시 살펴볼 문제를 따로 표시하지 않고 바로 책을 치웠거든요. 그런데 이번에는 숫자만 달라져도 같은 방식으로 풀 수 있는지 보려는 듯, 계산 과정을 한 줄씩 다시 따라가고 있었습니다. 며칠 뒤 수업 자료를 펼쳐 둔 자리에서도 숫자를 가린 채 문제를 재확인하는 행동이 나왔어요. 답을 먼저 찾아보지 않고 자기 판단이 맞는지 끝까지 확인한 뒤, 가려 둔 부분을 다시 열어 결과를 대조하더라고요.

★★★★★학부모 후기

새 학기 첫 수학시험을 앞두고 문제집을 보다가 아이가 이미 맞힌 문제에서 손을 멈췄어요. 답이 맞았으니 넘어갈 줄 알았는데, 풀이 과정을 처음부터 다시 따라가더니 더 짧게 풀 수 있는지 잠시 비교하더라고요. 예예전에는 공부하면서 마음에 걸리는 부분이 있어도 따로 표시를 남기는 일이 거의 없었거든요. 신가동 수학과외 이야기를 나누던 때와는 별개로, 집에서 보이는 장면이 조금 달라졌어요. 수학 수업이 없는 평일 저녁에도 맞힌 문제를 그냥 지나치지 않고 다른 풀이를 찾아봤습니다. 두 과정을 살펴본 뒤에는 확인한 흔적을 지우지 않고 그대로 둔 채 책을 덮었어요.:

★★★★★학부모 후기

단원평가 전날 문제집을 펼쳐 보니 계산이 틀리기 시작한 곳에 작은 표시가 하나 남아 있더라고요. 그냥 답만 맞춰 본 게 아니라, 다시 확인할 순서가 보이게 여백에 표시를 해둔 모습이었어요. 신가동 수학과외 이야기를 나누던 때와는 별개로, 집에서 이런 흔적을 보니 조금 의외였습니다. 얼마 전 수학 경시형 문제를 풀었던 날에도 비슷한 장면을 보게 됐어요. 제가 먼저 묻기도 전에 아이가 계산 실수가 시작된 위치만 조용히 표시해 두었더라고요. 예전에는 정답을 확인하고 나면 다른 풀이 가능성까지 다시 살펴보는 일이 없었는데, 이번에는 답을 확인하는 데서 멈추지 않고 어디서부터 계산을 다시 볼지 남겨 두고 있었습니다. calc?

★★★★★학부모 후기

신가동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 숙제를 미루지 않고 끝낸 날에는 책상 정리까지 스스로 하며 표정이 한결 편안해졌습니다. 틀리는 것을 싫어해 몰아서 하던 아이였지만, 선생님은 모른다고 해도 괜찮다며 천천히 질문을 이어가고 스스로 생각할 시간을 주셨습니다. 시험기간에도 질문할 때 눈치를 덜 보는 모습이 보여 작은 변화가 참 반갑게 느껴졌습니다.

★★★★☆학부모 후기

수업을 마치고 아이가 오늘은 답을 맞히는 것보다 풀이를 설명하는 게 더 중요하다는 걸 알겠다고 말해 기억에 남았습니다. 신가동에서 수업을 시작한 뒤 선생님은 지난 숙제를 같이 확인하며 막힌 부분을 편하게 이야기하게 하고, 무리하게 진도를 나가지 않으셨습니다. 시험기간에도 주말 공부량을 스스로 정해 시작하는 날이 늘어 성적보다 먼저 생활의 변화가 느껴졌습니다.

★★★★★학부모 후기

신가동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 수업이 끝나면 아이가 모르는 문제를 숨기지 않고 먼저 이야기하기 시작했습니다. 숙제를 거의 다 하고 한 문제만 남았을 때도 선생님은 틀렸다고 바로 지적하지 않고 생각이 달라진 지점을 함께 찾아 주셨고, 그날 할 일과 다음에 복습할 내용을 나눠 관리해 주셨습니다. 시험기간에도 궁금한 내용을 먼저 꺼내는 모습이 보여 조금씩 달라지고 있음을 느꼈습니다.

★★★★★학부모 후기