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도함수 부호로 함수의 증가구간 읽기

율암동에서 함수의 증가·감소를 공부하던 학생은 처음부터 f'(x)>0인 구간을 표시했지만, 실제 풀이에서는 f(x)>0인 구간을 증가구간으로 잘못 골랐다. 이 차이를 바로잡는 과정은 대구과외 수업에서 자주 다루는 핵심 점검 내용이다.

틀린 풀이가 시작된 지점

다음과 같이 도함수의 부호가 주어졌다고 하자.

f'(x)의 부호표

구간(-∞, -1)-1(-1, 2)2(2, ∞)
f'(x)+0-0+

학생은 별도로 주어진 함수값의 부호표에서 양수인 구간을 찾아 증가구간이라고 적었다. 그러나 증가와 감소를 결정하는 것은 함수값 f(x)의 부호가 아니라 변화율인 f'(x)의 부호다.

부호를 구분하는 기준

  • f'(x)>0이면 해당 구간에서 f(x)는 증가한다.
  • f'(x)<0이면 해당 구간에서 f(x)는 감소한다.
  • f(x)>0이라는 사실은 그래프가 x축 위에 있다는 뜻일 뿐, 증가 여부를 직접 결정하지 않는다.

도함수 식에서 직접 확인하기

도함수가 다음과 같이 주어졌다고 하자.

f'(x)=(x+1)(x-2)

도함수가 0이 되는 점은 x=-1, 2이다. 세 구간에서 부호를 확인하면 다음과 같다.

구간x=-2x=0x=3
f'(x)(-)(-)=+(+)(-)=-(+)(+)=+

따라서

  • 증가구간: (-∞, -1), (2, ∞)
  • 감소구간: (-1, 2)

끝점은 도함수가 0이 되는 임계점이므로 일반적인 증가·감소 구간을 쓸 때는 위와 같이 열린구간으로 구분한다.

교정 전후 비교

구분판단 기준결과
교정 전f(x)의 부호증가 여부를 판단할 수 없음
교정 후f'(x)의 부호(-∞,-1), (2,∞)에서 증가

기호를 바꾼 최종 검증

이번에는 도함수의 부호를 반대로 바꾸어

g'(x)=-(x+1)(x-2)

라고 하자. 그러면 부호는

  • (-∞,-1)에서 음수
  • (-1,2)에서 양수
  • (2,∞)에서 음수

가 된다. 따라서 g(x)는 (-1,2)에서 증가하고, (-∞,-1), (2,∞)에서 감소한다. 기호를 반대로 바꾸었을 때 증가·감소 구간도 정확히 반대로 바뀌므로, 처음 판단의 기준이 f(x)가 아니라 f'(x)였는지 확인할 수 있다.

대구고3수학과외에서 이 유형을 풀 때는 먼저 도함수가 0이 되는 점을 표시하고, 각 구간의 f'(x) 부호만 따로 기록하면 함수값 부호와 혼동하는 오류를 줄일 수 있다.

율암동 고2수학과외 학부모 후기

문제집을 치우려다가 여백에 조그맣게 남은 표시가 눈에 띄었어요. 수학 수행평가를 준비하던 밤이었는데, 아이가 계산이 틀어진 지점만 따로 짚어 놓았더라고요. 답을 맞혔는지만 확인하고 지나가던 모습과는 달라서 잠시 보게 됐습니다. 율암동 수학과외를 알아보면서도 이런 변화가 있을까 싶었는데, 이번에는 풀이 전체를 지우거나 답지만 찾지 않고 실수가 시작된 부분을 골라 표시해 두었어요. 어디부터 다시 살펴볼지 본인이 남겨 둔 셈이었거든요. 다른 유형의 독해 문제를 풀 때도 같은 식으로 계산이 어긋난 자리부터 찾아 작은 표시를 했습니다. 그리고 다시 볼 곳을 따로 정해 두고 다음 풀이로 넘어갔어요. 예전에는 정답만 맞으면 끝내던 문제에서, 이제는 틀린 과정의 출발점을 먼저 보고 있었습니다.

★★★★☆학부모 후기

교과서를 책장에 꽂으려다가 책상 옆에 붙어 있던 작은 메모를 보게 됐어요. 긴 문제 조건을 그대로 옮겨 적은 게 아니라, 아이가 필요한 내용만 짧게 바꿔 써 놓았더라고요. 율암동 수학과외 이야기를 나누던 때에도 이런 식으로 문제를 보는지 궁금해서 메모를 잠시 살펴봤습니다. 원래는 어디에서 막혔는지 찾기보다 문제를 처음부터 다시 읽거나 손을 대던 아이였거든요. 그런데 이번에는 조건을 짧은 표현으로 나누고, 실제로 쓰이는 내용만 식 옆에 적어 두었어요. 문제 전체를 붙잡고 있지 않고 필요한 부분을 골라낸 흔적이 보였습니다. 수학시험지를 다시 펼쳤을 때도 긴 조건을 전부 따라가지 않았어요. 필요한 조건을 식 가까이에 간단히 적고, 다시 확인할 곳에는 눈에 띄게 표시해 두더라고요. 답을 바로 찾기보다 자기 풀이에서 어디를 볼지 먼저 남겨 둔 모습이었습니다.

★★★★☆학부모 후기

모의고사 성적표를 식탁에 올려둔 날이었어요. 아이가 틀린 문제를 처음부터 다시 푸는 줄 알았는데, 문제 전체는 건드리지 않고 계산이 어긋난 두 줄만 한참 들여다보고 있더라고요. 예예전에는 공부를 끝내면 지나간 부분을 다시 펼쳐 보는 일이 거의 없었거든요. 이번 모습은 조금 달랐습니다. 율암동 수학과외 이야기를 나누며 집에서 보이는 공부 장면도 유심히 보게 됐는데, 시험 전 마지막 복습을 하던 저녁에는 계산이 처음 틀어진 줄부터 거꾸로 따라가고 있었어요. 그리고 다시 확인할 곳은 다른 풀이와 섞이지 않도록 따로 남겨두더라고요. 틀린 문제 전체보다 계산이 시작된 지점을 먼저 살피는 모습이 눈에 띄었습니다.

★★★★★학부모 후기

예전에는 저녁만 되면 책상에 앉기 싫어하고 어려운 문제는 미루다 숙제를 몰아서 하곤 했습니다. 율암동에서 수학과외를 시작한 뒤 선생님은 사소한 질문도 왜 궁금했는지부터 들어주시고, 아이가 스스로 풀어갈 시간을 남겨 주셨습니다. 시험 전 마지막 주말에는 먼저 공부를 시작하는 모습이 보였고, 숙제량이 부담스러울 때 편하게 상의할 수 있어 부모로서도 안심이 됐습니다.

★★★★★학부모 후기

율암동에서 수학 과외를 시작한 뒤에도 아이는 숙제를 미루고 새 진도만 서두르는 편이었습니다. 선생님은 컨디션이 좋지 않은 날에는 문제 수를 줄이고 핵심만 복습하게 했고, 시험기간에도 무리하게 진도를 나가지 않도록 조절해 주셨습니다. 답지를 덮고 혼자 다시 풀어보던 아이가 이제는 막히면 선생님께 편하게 설명을 부탁하는 모습이 가장 반갑게 느껴졌습니다.

★★★★☆학부모 후기

아이가 율암동 수학과외를 시작한 뒤, 모르는 문제를 만나도 예전처럼 혼자 끙끙대기보다 선생님께 먼저 질문하려는 모습이 눈에 띄었습니다. 선생님은 밀린 숙제를 한꺼번에 몰아붙이지 않고 그날 할 일과 다음에 복습할 내용을 나누어 설명해 주셨고, 질문에도 차분히 답해 주셨습니다. 수업을 마친 뒤 아이가 무엇을 다시 봐야 하는지 스스로 알고 책상에 앉는 점이 가장 반갑게 느껴졌습니다.

★★★★★학부모 후기