






정적분에서 구간 방향과 부호를 놓치지 않는 법
부분 풀이를 완성하는 순간, 학생은 계산하지 않고 서로 부호가 반대인 적분쌍 중 하나를 골랐다. 이 실수는 상한과 하한의 위치만 보고 정적분의 값이 같다고 판단하면서 시작됐다. 행암동과외 수업에서는 먼저 구간의 방향을 확인한 뒤 부호를 결정하도록 연습한다.
완성되지 않은 풀이에서 드러난 오류
다음 두 적분을 비교해 보자.
∫13 x dx, ∫31 x dx
학생은 상한과 하한이 바뀌었을 뿐 같은 구간을 다루므로 두 값이 같다고 적었다. 그러나 정적분에서는 적분 구간의 방향이 부호를 결정한다.
간단한 함수로 확인하기
먼저
∫13 x dx = [x2/2]13 = 9/2 - 1/2 = 4
이다. 구간을 거꾸로 하면
∫31 x dx = [x2/2]31 = 1/2 - 9/2 = -4
따라서
∫ab f(x)dx = -∫ba f(x)dx
가 성립한다.
문자 상한과 하한을 판단하는 순서
문제에서 a와 b의 대소가 정해지지 않았다면, 적분값의 부호도 하나로 확정할 수 없다. 예를 들어 f(x)=x일 때
∫ab x dx = (b2-a2)/2
이다. 여기서 a와 b의 대소만으로 값을 판단할 수 없고, 함수의 값과 식의 형태까지 함께 살펴야 한다.
구간 방향을 먼저 표시하기
a<b이면 ∫ab는 정방향이고, a>b이면 역방향이다. 특히 f(x)=1처럼 함수가 양수인 경우에는
a<b일 때 ∫ab1dx=b-a>0
a>b일 때 ∫ab1dx=b-a<0
가 된다. 따라서 ‘넓이는 항상 양수’라는 생각을 정적분 전체에 그대로 적용하면 안 된다. 정적분은 방향을 가진 값이며, 도형의 넓이는 필요한 경우 절댓값이나 구간 분할을 통해 따로 구한다.
최종 확인 체크
- 상한과 하한의 위치를 바꾸면 적분값의 부호가 바뀐다.
- ∫ab와 ∫ba는 서로 반대값이다.
- a와 b의 대소가 주어지지 않으면 부호를 임의로 정하지 않는다.
- 정적분값과 도형의 넓이를 같은 의미로 사용하지 않는다.
풀이 첫 줄에서 적분 방향을 표시하는 습관만으로도 부호를 뒤집는 오류를 크게 줄일 수 있다.