지묘동 고2수학과외







빠진 끝점 때문에 최댓값을 놓친 순간
닫힌구간에서 최댓값과 최솟값을 구할 때는 도함수가 0인 내부 임계점뿐 아니라 두 끝점도 반드시 비교해야 합니다. 지묘동과외 수업에서 다음 풀이 기록을 점검해 보았습니다.
학생 풀이 기록
함수 \(f(x)=x^3-3x^2+1\)의 구간 \([0,3]\)에서 최댓값과 최솟값을 구해 보자.
\[ f'(x)=3x^2-6x=3x(x-2) \]
임계점은 \(x=0,2\)이다. 따라서
| 후보 | 함숫값 |
|---|---|
| \(x=0\) | \(f(0)=1\) |
| \(x=2\) | \(f(2)=-3\) |
그러므로 최댓값은 \(1\), 최솟값은 \(-3\)이다.
오류의 원인과 후보 재구성
끝점은 임계점과 별도로 확인한다
위 풀이에서 \(x=0\)은 구간의 왼쪽 끝점이면서 도함수가 0인 점이지만, 오른쪽 끝점 \(x=3\)은 임계점이 아니므로 빠졌습니다. 닫힌구간 \([a,b]\)의 절대 최댓값과 최솟값 후보는 다음 세 종류입니다.
- 구간 내부에서 \(f'(x)=0\)인 임계점
- 도함수가 정의되지 않는 구간 내부의 점
- 두 끝점 \(x=a,\ x=b\)
모든 후보를 한 표에서 비교하기
| 후보 | 구분 | 함숫값 |
|---|---|---|
| \(x=0\) | 왼쪽 끝점 | \(1\) |
| \(x=2\) | 내부 임계점 | \(-3\) |
| \(x=3\) | 오른쪽 끝점 | \(1\) |
따라서 구간 \([0,3]\)에서 최댓값은 \(1\)이고, \(x=0,3\)에서 동시에 나타납니다. 최솟값은 \(-3\)이며 \(x=2\)에서 나타납니다.
구간이 바뀌면 후보도 다시 만든다
예를 들어 같은 함수를 \([1,4]\)에서 조사하면 내부 임계점 \(x=2\)와 끝점 \(x=1,4\)를 비교해야 합니다.
\[ f(1)=-1,\qquad f(2)=-3,\qquad f(4)=17 \]
그러므로 \([1,4]\)에서는 최댓값이 \(17\), 최솟값이 \(-3\)입니다. 이전 구간의 후보를 그대로 옮기지 않고, 새 구간의 두 끝점을 다시 대입해야 합니다.
최종 검증 체크
- 구간이 닫힌구간인지 확인한다.
- 내부 임계점과 미분 불가능한 점을 찾는다.
- 왼쪽 끝점과 오른쪽 끝점을 추가한다.
- 모든 후보의 함숫값을 비교한다.
- 최댓값·최솟값뿐 아니라 그 값을 만드는 \(x\)도 확인한다.
끝점까지 포함한 비교를 습관화하면 대구고3수학과외에서 자주 다루는 절댓값 극값 문제에서도 후보 누락을 예방할 수 있습니다.