괴전동 고2수학과외







끝점에서 멈춘 판단
학생은 다음 함수를 보고 “좌극한과 우극한이 같으므로 연속이다”라고 결론 내렸다.
\( f(x)=\begin{cases}x+2&(x<1)\\3&(x=1)\\2x&(x>1)\end{cases} \)
실제로 \(x=1\)에서 좌극한과 우극한은 모두 3이므로 극한은 존재한다. 하지만 함수값은 \(f(1)=3\)이고 극한값도 3이다. 따라서 이 함수는 \(x=1\)에서 연속이다. 이 문제에서는 우연히 세 조건이 모두 충족되었다.
연속을 결정하는 세 가지 확인
함수값이 존재하는가
먼저 \(f(a)\)가 정의되어 있는지 확인한다. 함수값이 없으면 연속일 수 없다.
극한이 존재하는가
좌극한과 우극한을 각각 계산해
\[ \lim_{x\to a^-}f(x)=\lim_{x\to a^+}f(x) \]
인지 확인한다. 두 값이 다르면 극한이 존재하지 않는다.
함수값과 극한값이 같은가
마지막으로
\[ \lim_{x\to a}f(x)=f(a) \]
인지 비교한다. 세 조건을 모두 만족할 때만 \(x=a\)에서 연속이라고 판정한다.
조각함수에 적용하기
다음 함수를 \(x=2\)에서 조사하자.
\( g(x)=\begin{cases}x+1&(x<2)\\5&(x=2)\\2x-1&(x>2)\end{cases} \)
함수값은 \(g(2)=5\)로 존재한다.
\[ \lim_{x\to2^-}g(x)=2+1=3,\qquad \lim_{x\to2^+}g(x)=2\cdot2-1=3 \]
따라서 극한은 3으로 존재한다. 그러나 \(g(2)=5\)이므로 함수값과 극한값이 다르다. 그러므로 \(g\)는 \(x=2\)에서 연속이 아니다.
조건을 바꾸어 다시 검증하기
이번에는
\( h(x)=\begin{cases}x+1&(x<2)\\3&(x=2)\\2x-1&(x>2)\end{cases} \)
를 보자. 좌극한, 우극한, 함수값이 모두 3이다. 따라서 \(h\)는 \(x=2\)에서 연속이다.
괴전동과외에서 이 유형을 연습할 때는 “극한이 존재한다”에서 멈추지 말고, 함수값과의 일치까지 확인하는 습관을 유지해야 한다.