양산동 고2수학과외







적분값을 함수값처럼 놓은 순간
학생의 풀이 기록에는 다음과 같은 식이 적혀 있었다.
∫₁³ x²dx = f(c)
구간 안의 어떤 점에서 함수값과 정적분값이 같을 것이라고 판단한 것이다. 그러나 정적분은 함수값 하나가 아니라 구간 전체의 넓이를 나타내므로, 먼저 구간의 길이로 나누어 평균높이를 구해야 한다.
구간 평균값으로 식을 다시 세우기
연속함수 f가 [a, b]에서 정의되면 평균 함수값은
1/(b-a) × ∫ₐᵇ f(x)dx
이다. 적분의 평균값 정리에 따라 어떤 c∈[a, b]가 존재하여
f(c) = 1/(b-a) × ∫ₐᵇ f(x)dx
가 성립한다. 빠진 것은 바로 구간 길이 b-a였다.
예시로 비교하는 두 값
f(x)=x²를 구간 [1, 3]에서 살펴보자.
정적분은
∫₁³ x²dx = [x³/3]₁³ = 26/3
이고, 구간의 길이는 2이므로 평균 함수값은
(26/3)÷2 = 13/3
이다. 따라서 평균값 정리에 의해
c² = 13/3, c = √(13/3)
인 점이 존재한다. 이 값은 1과 3 사이에 있으므로 조건에도 맞는다.
정적분과 평균 함수값의 구별
| 구분 | 값 | 의미 |
|---|---|---|
| 정적분 | 26/3 | 구간 전체에서 누적된 넓이 |
| 평균 함수값 | 13/3 | 구간에서의 평균적인 높이 |
따라서 “함수값과 같은 값”을 찾는 문제에서는 정적분 자체가 아니라 정적분을 구간 길이로 나눈 값을 사용해야 한다. 양산동과외에서 이런 유형을 점검할 때도 계산보다 먼저 구하는 값의 의미를 확인하면 같은 오류를 줄일 수 있다.
최종 점검 기준
- 함수가 해당 닫힌 구간에서 연속인지 확인한다.
- 정적분을 구간 길이 b-a로 나눈다.
- 구한 평균값이 실제로 어떤 c의 함수값이 되는지 확인한다.
- 정적분값과 평균 함수값을 같은 수로 착각하지 않는다.