이시아폴리스 고2수학과외







유리수 지수는 계산보다 먼저 정의 조건을 본다
학생의 풀이 기록에는 다음과 같이 적혀 있었다.
(-8)^(2/3) = ((-8)^(1/3))^2 = (-2)^2 = 4
이 계산은 실수 범위에서 올바르다. 하지만 “분모가 짝수인 유리수 지수도 모든 밑에 적용된다”라고 일반화하면 오류가 생긴다. 예를 들어 (-16)^(1/2)는 실수에서 정의되지 않는다.
근호로 바꾼 뒤 밑의 부호 확인하기
유리수 m/n은 먼저 기약분수로 나타낸다. 양의 정수 n에 대해
a^(m/n) = ⁿ√(a^m)
로 해석한다.
n이 홀수이면 음의 밑도 실수에서 정의될 수 있다.n이 짝수이면 실수 범위에서a ≥ 0이어야 한다.
따라서 (-8)^(2/3)은 분모가 홀수이므로 정의되고, (-16)^(1/2)은 분모가 짝수이며 밑이 음수이므로 정의되지 않는다.
서로 다른 두 식의 정의 여부 비교
첫 번째 식
(-27)^(2/3)에서 분모 3은 홀수이다.
(-27)^(2/3) = ((-27)^(1/3))^2 = (-3)^2 = 9
두 번째 식
(-27)^(1/2)에서 분모 2는 짝수이고 밑이 음수이다. 따라서 실수 범위에서는 정의되지 않는다.
분수의 모양만 보지 말고 기약분수의 분모를 기준으로 판단해야 한다. 예를 들어 2/4는 1/2로 약분되므로 (-16)^(2/4) 역시 실수에서 정의되지 않는다.
대구과외에서 확인할 최종 점검표
이시아폴리스 주변에서 대구고3수학과외를 통해 이 단원을 점검할 때도 다음 순서를 유지하면 된다.
- 지수를 기약분수로 정리한다.
- 분모가 홀수인지 짝수인지 확인한다.
- 분모가 짝수라면 밑이 음수가 아닌지 확인한다.
- 정의된 경우에만 근호 계산을 진행한다.
즉, 유리수 지수의 오답은 계산 과정이 아니라 정의 가능 조건을 생략하는 순간 시작된다.