주월동 고2수학과외







정적분 오답은 계산보다 앞선 한 줄에서 시작된다
학생은 다음 식의 값을 구하는 과정에서 적분을 마친 뒤 계수를 제곱했다.
문제 \(f,g\)가 \([0,2]\)에서 연속이고
\[ \int_0^2 f(x)\,dx=3,\qquad \int_0^2 g(x)\,dx=2 \] 일 때, \[ \int_0^2\{3f(x)+2g(x)\}\,dx \] 의 값을 구하여라.
학생 풀이 기록에서 드러난 오류
학생은 다음과 같이 계산했다.
\[ \int_0^2\{3f(x)+2g(x)\}\,dx =3^2\int_0^2f(x)\,dx+2^2\int_0^2g(x)\,dx \]
따라서 \(9\cdot3+4\cdot2=35\)라고 답했다. 그러나 상수배는 제곱하지 않는다.
상수배와 합의 선형성으로 다시 정리하기
정적분은 다음 두 성질을 따른다.
- \(\displaystyle \int_a^b cf(x)\,dx=c\int_a^b f(x)\,dx\)
- \(\displaystyle \int_a^b\{f(x)+g(x)\}\,dx=\int_a^bf(x)\,dx+\int_a^bg(x)\,dx\)
따라서 계수는 그대로 밖으로 나오고, 합은 각각의 적분으로 나뉜다.
\[ \begin{aligned} \int_0^2\{3f(x)+2g(x)\}\,dx &=3\int_0^2f(x)\,dx+2\int_0^2g(x)\,dx\\ &=3\cdot3+2\cdot2\\ &=13 \end{aligned} \]
미지 적분값이 포함된 식에 적용하기
\[ A=\int_0^1f(x)\,dx,\qquad B=\int_0^1g(x)\,dx \] 라 하고, \[ 2A+B=8,\qquad A-B=1 \] 이 주어졌다고 하자.
두 번째 식에서 \(A=B+1\)이므로 첫 번째 식에 대입하면 \(3B+2=8\), 즉 \(B=2\), \(A=3\)이다.
그러므로
\[ \int_0^1\{3f(x)+2g(x)\}\,dx=3A+2B=3\cdot3+2\cdot2=13 \]
최종 확인
적분기호 안의 각 항에 붙은 계수 \(3,2\)는 적분 후에도 그대로 유지된다. 계수를 제곱하거나 전체 합에 한 번만 곱하는 것은 선형성에 맞지 않는다.
이런 변형을 반복해서 점검하는 주월동과외에서는 계산 결과보다 먼저 계수와 항의 구조를 표시하게 하여 같은 오답을 예방한다.