테크노폴리스 고2수학과외







점근선이 먼저 보이는 지수함수 그래프
지수함수의 평행이동에서는 특정 점보다 점근선의 변화를 먼저 확인하면 수직이동량을 빠르게 찾을 수 있다. 원래 함수 \(y=2^x\)의 점근선은 \(y=0\)이다.
그래프에서 시작하는 판단
함수 \(y=2^x+3\)은 그래프 전체가 위로 3만큼 이동한 형태다. 따라서 점근선도 함께 위로 3만큼 이동하여
\[ y=0+3=3 \]
이 된다. 정의역은 여전히 모든 실수이고, 치역은 \(y>3\)이다.
학생 풀이 기록의 오류
한 학생은 “그래프가 위로 이동했으므로 점근선은 그대로 \(y=0\)”이라고 적었다. 이는 그래프의 일부 점만 옮긴 것이 아니라 함수 전체를 이동한다는 점을 놓친 것이다.
예를 들어 원래 그래프의 점 \((0,1)\)은 \(y=2^x+3\)에서 \((0,4)\)가 된다. 그래프가 위로 3만큼 이동했으므로 \(x\)가 매우 작아질 때 가까워지는 선도 \(y=0\)에서 \(y=3\)으로 바뀐다.
수직이동량을 점근선 식에 반영하기
일반식으로 정리
기본 함수 \(y=a^x\)를 수직으로 \(k\)만큼 이동하면
\[ y=a^x+k \quad (a>0,\ a\ne1) \]
가 된다. 이때 점근선은
\[ y=k \]
이며, 치역은 \(k\)보다 큰 값 전체이다. \(k\)가 음수이면 그래프와 점근선이 함께 아래로 이동한다.
대구과외에서 활용할 수 있는 점검 순서
대구과외 수업에서 그래프 문제를 점검할 때는 다음 순서가 효과적이다.
- 기본 지수함수의 점근선 \(y=0\)을 확인한다.
- 식의 상수항이 수직이동량인지 살핀다.
- 점근선과 치역을 함께 기록한다.
- 대표 점 하나를 대입해 이동 방향이 맞는지 확인한다.
점근선에서 원래 함수를 역추적하기
역으로 찾는 문제
어떤 지수함수의 그래프가 \(y=5\)를 점근선으로 갖고, 기본 함수 \(y=3^x\)를 수직이동한 것이라고 하자. 수직이동된 함수는
\[ y=3^x+5 \]
이다. 수직이동량은 5이고, 치역은 \(y>5\)이다.
변형 문항 확인
함수 \(y=4^x-2\)의 점근선과 치역을 고르면 다음과 같다.
- 점근선: \(y=-2\)
- 치역: \(y>-2\)
따라서 “점근선은 \(y=0\), 치역은 모든 실수”라는 선택지는 옳지 않다. 수직이동은 점근선의 높이를 바꾸지만, 지수함수의 정의역은 여전히 모든 실수로 유지된다.
최종 검증
수직이동 후 점근선은 원래 점근선에 이동량을 더해 구한다. 그러므로 \(y=a^x+k\)에서 점근선은 항상 \(y=k\)이며, 점근선을 그대로 \(y=0\)으로 두는 풀이는 수직이동을 반영하지 않은 오류다.