






정적분과 넓이: 부호가 바뀌는 영점에서 구간 나누기
최종 답을 확인하는 순간, 한 번의 정적분에 절댓값만 붙인 풀이가 왜 틀렸는지가 드러났다. 함수가 x축 위와 아래를 오가면 넓이는 정적분의 값이 아니라 각 영역의 넓이를 더한 값이어야 한다. 광주과외 수업에서는 계산보다 먼저 부호표를 작성하도록 지도했다.
조건표로 먼저 검증하기
| 구간 | 함수의 부호 | 넓이 계산 |
|---|---|---|
| [-2, -√3] | 음수 | -∫f(x)dx |
| [-√3, 0] | 양수 | ∫f(x)dx |
| [0, √3] | 음수 | -∫f(x)dx |
| [√3, 2] | 양수 | ∫f(x)dx |
영점과 부호 확인
함수를 f(t)=t³-3t로 두면
f(t)=t(t-√3)(t+√3)
이므로 영점은 -√3, 0, √3이다. 영점마다 부호가 바뀌므로 구간을 네 부분으로 나누어야 한다.
넓이 계산
f(t)는 홀함수이므로 좌우 넓이는 같다. 따라서 오른쪽 구간의 넓이를 먼저 구한 뒤 2배 한다.
∫0√3(3t-t³)dt + ∫√32(t³-3t)dt
원시함수를 F(t)=t⁴/4-3t²/2로 두면
∫0√3(3t-t³)dt = -[F(√3)-F(0)] = 9/4
∫√32(t³-3t)dt = F(2)-F(√3) = 1/4
따라서 전체 x축 사이의 넓이는
2 × (9/4 + 1/4) = 5
틀린 풀이와 교정
절댓값을 한 번만 씌운 경우
처음 풀이에서는 ∫-22|f(t)|dt처럼 표현한 뒤, 실제 계산에서는 ∫-22f(t)dt를 사용했다. f(t)가 홀함수이므로 이 값은 0이지만, 이는 넓이가 아니라 부호를 포함한 정적분이다.
교정 기준
영점 -√3, 0, √3을 기준으로 구간을 나누고, 함수가 음수인 구간에서는 적분값에 마이너스를 붙인다. 마지막으로 네 영역의 넓이를 더해야 한다.
문자의 이름이 x에서 t로 바뀌어도 정의역과 부호 판단은 변하지 않는다. 핵심은 계산 속도가 아니라 영점마다 구간을 분할했는지 확인하는 것이다.