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거듭제곱근과 지수법칙: 0지수의 성립 조건

학생 풀이 기록에는 다음과 같이 적혀 있었다.

① \(5^0=1\)
② \((-3)^0=1\)
③ \(0^0=1\)

①과 ②는 밑이 0이 아니므로 맞지만, ③은 0지수 법칙을 그대로 적용할 수 없다. \(a^0=1\)은 \(a\ne0\)일 때 성립하는 규칙이기 때문이다.

한 식에서 시작하는 첫 판단

문자식이 밑에 들어간 경우에는 먼저 밑이 0이 되는 값을 확인해야 한다.

예제

\((x-2)^0\)이 정의되는 실수 \(x\)의 조건과 값을 구하여라.

밑 \(x-2\)가 0이 아니어야 하므로

\[ x-2\ne0 \quad\Rightarrow\quad x\ne2 \]

따라서 \(x\ne2\)일 때

\[ (x-2)^0=1 \]

정답은 \(x\ne2\)이고, 그 범위에서 식의 값은 1이다. \(x=2\)이면 \(0^0\) 형태가 되어 이 법칙으로 값을 정할 수 없다.

새 문제에서 조건을 먼저 옮기기

다음 보기 중 0지수 법칙을 적용할 수 없는 식을 고르면 된다.

  • \((\sqrt{7})^0\)
  • \((-2)^0\)
  • \((3x+1)^0\), 단 \(x\ne-\frac13\)
  • \((0)^0\)

첫 번째 식의 밑은 0이 아니고, 두 번째 식도 밑이 -2이므로 모두 1이다. 세 번째 식은 조건에서 밑이 0이 되는 값을 제외했으므로 적용할 수 있다. 반면 네 번째 식은 밑이 0이므로 0지수 법칙을 사용할 수 없다.

거듭제곱근이 포함된 식

\[ (\sqrt[3]{-8})^0 \]

\(\sqrt[3]{-8}=-2\)이므로 밑은 0이 아니다. 따라서 식의 값은 1이다. 거듭제곱근의 계산보다도 최종 밑이 0인지 확인하는 과정이 먼저다.

풀이 전후 비교와 최종 확인

교정 전: 모든 수의 0제곱은 1이다.

교정 후: 밑이 0이 아닐 때만 0지수 법칙 \(a^0=1\)을 적용한다. 밑이 0이면 \(0^0\) 형태이므로 별도 판단이 필요하다.

진월지구과외에서 이 단원을 점검할 때도 정답만 확인하지 않고, 문자식의 밑이 0이 되는 값을 제외했는지 먼저 살핀다. 이 습관이 남아 있으면 거듭제곱근과 지수법칙이 함께 나오는 새로운 문제에서도 조건을 놓치지 않을 수 있다.

진월지구 고2수학과외 학부모 후기

방학 평일 오전에 책과 프린트를 정리하다가 문제집 여백을 보고 잠깐 멈췄어요. 계산식 중간에 아주 작은 표시가 하나만 남아 있더라고요. 결과 옆에 크게 틀렸다고 적은 게 아니라, 실수가 시작된 자리만 찾아 표시해 둔 모습이었어요. 진월지구 수학과외를 알아보던 때부터 이런 문제집을 집에서 자주 보게 됐는데, 예전에는 답을 고칠 때 마지막 숫자부터 확인하는 편이었거든요. 어디서 계산이 어긋났는지는 지나치고 최종 답만 고치려 했는데, 이번에는 처음 흐트러진 부분을 따로 짚어 두었어요. 주말에 교과서 다음 단원을 다시 펼쳐 봤을 때도 같은 방식이 보이더라고요. 계산이 잘못된 자리 옆에 표시를 하고, 이어서 살펴본 까닭이 드러나도록 짧은 말도 덧붙여 두었더라고요. 문제를 맞혔는지만 보는 게 아니라 풀이 안쪽을 다시 확인한 흔적이 남아 있었습니다.

★★★★★학부모 후기

다음 수학 발표를 준비하던 저녁, 아이가 기하 프린트를 펼쳐 놓고 필요한 조건만 골라 새 그림에 옮겨 그리고 있더라고요. 확인한 부분과 아직 남은 부분도 서로 다르게 표시해 둔 상태라, 한 장 안에서 어디까지 봤는지가 바로 보이더라고요. 저녁에 프린트를 챙기다가 그 페이지를 발견했는데, 원래는 그림이 복잡해도 그냥 지나치거나 그날 다시 정리하지 않는 편이었거든요. 그런데 이번에는 문제에 나온 내용을 전부 베끼지 않고, 풀이에 필요한 조건만 따로 옮겨 새 도형을 만든 뒤 그 그림을 보면서 계산을 이어 갔어요. 진월지구 수학과외 관련 자료를 정리하면서도 유독 그 장면이 눈에 띄었어요. 답이나 풀이를 다시 찾아본 흔적보다, 필요한 조건을 직접 추려서 자기 그림으로 바꿔 놓은 점이 달랐습니다. 마지막에는 이미 확인한 곳과 더 살펴볼 곳이 한눈에 구분되게 남아 있더라고요.

★★★★★학부모 후기

다른 문제집을 펼쳐 보던 중에 아이가 계산을 전부 지우지 않고, 틀린 흔적이 보이는 줄 바로 앞부분부터 다시 손을 대고 있더라고요. 어디서부터 확인하는지 잠깐 지켜봤는데 처음부터 무작정 다시 풀지는 않았어요. 확인할 곳만 남겨 둔 채 풀이를 이어 갔습니다. 주말 오전에 책상을 정리하다가 본 장면도 비슷했어요. 계산이 길게 이어진 문제였는데, 예예전에는 맞았는지 틀렸는지만 보고 그 자료를 다시 펼치는 일이 드물었거든요. 그날에는 계산 과정 전체를 지우지 않고 오류가 난 부분 직전에서 멈춰 다시 시작했어요. 진월지구 수학과외를 찾아보며 여러 자료를 함께 보던 때라 더 눈에 들어왔는데, 다른 문제에서도 같은 방식으로 틀린 줄 앞을 먼저 짚고 있었습니다.

★★★★☆학부모 후기

시험을 일주일 앞두고도 아이가 모르는 문제를 예전처럼 숨기지 않고 선생님께 먼저 보여 주기 시작했습니다. 진월지구 수업에서는 반응을 살피며 같은 내용을 다른 말로 풀어 주고, 그날 할 일과 다음에 복습할 내용을 나눠 주셔서 주말 숙제도 전보다 빨리 시작했습니다.

★★★★☆학부모 후기

진월지구에서 처음 수학 과외를 시작한 날, 낯을 가리던 아이가 수업을 마친 뒤 선생님이 답을 바로 알려주지 않고 어디까지 아는지 물어봐 주셨다며 먼저 이야기를 꺼냈습니다. 모르는 문제를 그냥 넘기던 아이가 천천히 다시 생각해 보고, 이해가 안 되는 부분은 질문해도 괜찮겠다는 표정을 보여 마음이 놓였습니다. 수업 전보다 공부를 대하는 모습이 조금 편안해진 것이 느껴졌습니다.

★★★★★학부모 후기

진월지구에서 수학과외를 시작한 뒤에도 처음에는 모르는 문제가 나오면 이해했다고 얼버무리곤 했는데, 어느 날 제가 먼저 선생님께 질문을 드렸습니다. 시험을 보고 돌아온 날에는 틀린 문제를 함께 보며 풀이 전체를 다시 하게 하기보다 처음 막힌 부분부터 찾아 주셨고, 그날 할 일과 다음에 확인할 내용을 나눠 주셔서 부담이 덜했습니다. 요즘은 수업에서 배운 내용을 부모님께 먼저 이야기하는 날도 생겼습니다.

★★★★★학부모 후기