두암동 고등수학과외







두암동 고등수학과외에서는 지수방정식을 풀 때 계산 결과보다 먼저 ‘같은 밑으로 바꿀 수 있는가’를 확인하는 습관을 다룬다. 광주과학고등학교나 광주제일고등학교를 준비하는 학생도 복잡한 식에서 이 판단을 건너뛰면 첫 줄부터 풀이 방향이 흔들릴 수 있다. 두암2동작은도서관에서 복습할 때도 공식을 외우기보다 밑과 지수의 관계를 말로 설명하게 하면 오류가 선명하게 드러난다.
log7(49)에서 멈춰야 하는 한 줄
학생에게 해설을 가린 채 log7(49)를 풀게 했다. 학생은 49를 바로 계산기에 입력하려다 멈추고, 종이에 “밑 7을 이용해 49를 나타낼 수 있는지 확인한다”라고 적었다. 이 문장이 이번 풀이의 출발점이다. 49는 7의 제곱이므로 49=72로 바꿀 수 있다. 따라서
log7(49)=log7(72)=2
가 된다. 여기서 로그의 밑과 진수 모두 7을 기준으로 연결되므로, 지수와 로그의 관계를 사용할 수 있다.
첫 오류는 계산이 아니라 밑의 확인에서 생긴다
처음 풀이에서 학생은 49를 7×7로 분해한 뒤 “log7(7×7)=log7(7)+log7(7)=1+1”이라고 적었다. 이 결과 자체는 2로 맞지만, 앞선 지수방정식 문제에서 사용하던 ‘양변을 같은 밑의 지수식으로 바꾼 뒤 지수를 비교한다’는 절차와 섞여 있었다. 더 위험한 부분은 밑이 같은지 확인하지 않고 어떤 수든 지수로 바꿀 수 있다고 생각한 점이다.
교정할 때는 풀이를 지우지 않고 첫 줄 아래에 세 가지를 표시했다. 밑은 7인지, 진수 49가 7의 거듭제곱인지, 정의역 조건이 맞는지 차례로 확인한다. 7은 0보다 크고 1이 아니며, 49는 양수다. 이어 49=72를 써서 로그의 정의인 7x=49로 돌아간다. 그러면 7x=72이고, 밑이 같은 지수식이므로 x=2라고 정리할 수 있다. 학생은 ‘로그를 분해해서 계산한 것’과 ‘같은 밑의 지수끼리 비교한 것’을 서로 다른 근거로 구분해 기록했다.
조건을 바꾼 문제에서 혼자 판단하기
다음에는 밑을 5로 바꾸어 log5(125)를 제시했다. 학생은 먼저 125=53인지 확인한 뒤 log5(53)=3이라고 풀었다. 이어 log5(25)=2도 같은 방식으로 처리했다. 반면 log7(50)에서는 50을 7의 정수 지수로 나타낼 수 없다고 판단하고, 억지로 72라고 쓰지 않았다. 이 차이를 직접 설명하면서 ‘밑이 같다는 말’이 단순히 숫자가 등장한다는 뜻이 아니라, 진수가 그 밑의 거듭제곱으로 정확히 표현된다는 뜻임을 확인했다.
원식에 다시 넣어 보는 마무리
마지막에는 답 2를 원래 식에 재대입했다. 72=49이므로 log7(49)=2가 성립한다. 학생은 계산 결과만 보고 끝내지 않고, 로그식을 지수식으로 되돌리는 역관계를 이용해 답을 검증했다. 만약 1을 답으로 넣으면 71=7이 되어 49와 맞지 않으므로 오답임도 즉시 확인된다.
자주 묻는 질문
- 49를 꼭 7×7로 분해해야 하나요?
아니다. 49=72를 바로 알아보면 가장 짧게 풀 수 있다. - 밑이 1이면 같은 방식으로 풀 수 있나요?
로그의 밑은 0보다 크고 1이 아니어야 하므로 밑 1은 사용할 수 없다. - log7(50)도 답을 정수로 정할 수 있나요?
50은 7의 정수 지수로 나타나지 않으므로 정수 지수 비교 방식은 적용되지 않는다. - 계산기 없이 검산할 수 있나요?
답을 지수로 되돌려 7답=49인지 확인하면 된다.