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지수함수와 로그함수의 대응점 찾기

국우동의 한 학습 기록에서 지수함수의 점과 로그함수의 점을 연결하는 과정에서 좌표 순서를 그대로 옮긴 오류가 발견되었다. 이 유형은 계산보다 두 함수가 역함수 관계라는 사실을 정확히 적용하는 것이 핵심이다.

오류가 발생한 풀이

학생 기록

지수함수 \(y=2^x\) 위의 점 \((2,4)\)를 로그함수 \(y=\log_2 x\)에 대응시키면서 \((2,4)\)라고 적었다.

하지만 \(2^2=4\)이므로 지수함수의 점은 \((2,4)\)가 맞다. 역함수인 로그함수에서는 입력과 출력의 역할이 바뀌므로 좌표를 교환해야 한다.

좌표 교환의 의미

\((a,b)\)가 \(y=2^x\) 위의 점이면 \(b=2^a\)이다. 양변을 로그로 나타내면 \(a=\log_2 b\)이므로 \((b,a)\)는 \(y=\log_2 x\) 위의 점이다.

따라서

\[ (2,4)\longleftrightarrow(4,2) \]

이다. 두 그래프의 대응점은 직선 \(y=x\)에 대하여 서로 대칭이다.

한 점에서 끝까지 확인하기

새 문제

점 \((3,8)\)이 지수함수 \(y=2^x\) 위의 점인지 확인하고, 로그함수 \(y=\log_2 x\)에서 대응하는 점을 구하여라.

\(2^3=8\)이므로 \((3,8)\)은 지수함수 위의 점이다. 좌표를 교환하면 로그함수의 대응점은

\[ (8,3) \]

이다. 실제로 \(\log_2 8=3\)이므로 결과가 맞다.

반대로 찾는 경우

로그함수 \(y=\log_3 x\) 위의 점 \((9,2)\)가 주어졌다면, 지수함수 \(y=3^x\)에서의 대응점은 \((2,9)\)이다.

\[ \log_3 9=2,\qquad 3^2=9 \]

처럼 두 식이 서로 같은 관계를 다른 순서로 표현한다.

최종 점검

잘못된 점쌍 고르기

다음 중 \(y=2^x\)와 \(y=\log_2 x\)의 대응점으로 올바르지 않은 것은 무엇인가?

  • ① \((0,1)\), \((1,0)\)
  • ② \((1,2)\), \((2,1)\)
  • ③ \((2,4)\), \((4,2)\)
  • ④ \((3,8)\), \((3,8)\)

정답은 ④이다. \((3,8)\)의 대응점은 \((8,3)\)이어야 한다. 지수함수와 로그함수의 대응점을 찾을 때는 계산 결과보다 먼저 좌표를 서로 바꾸는지 확인해야 한다.

국우동 고2수학과외 학부모 후기

새 모의고사 문제를 풀던 오후에 아이가 숫자부터 훑지 않고 조건이 적힌 문장에 먼저 눈을 두더라고요. 짧게 밑줄을 긋고 나서야 문제에 나온 수치를 다시 살폈어요. 어디서부터 봐야 할지 표시해 둔 덕분인지, 잠시 자리를 비웠다가 돌아와도 그 부분을 바로 찾아 읽었습니다. 국우동 수학과외 이야기를 나누던 무렵에도 집에서 문제집을 펼치는 모습은 종종 봤지만, 예전에는 막히면 자기 풀이보다 답지나 해설을 먼저 확인하곤 했거든요. 새 단원 첫 주에 옆에서 지켜보니 한 번 읽고 지나가지 않고 문제를 다시 읽으며 조건 문장 쪽에 표시를 남기고 있었습니다. 숫자에 바로 반응하던 때와 달리, 지금은 조건을 먼저 붙잡고 자기 풀이를 이어가려는 순서가 보이더라고요.

★★★★☆학부모 후기

오답이 많이 나온 단원을 다시 펼쳐 보던 날, 아이가 말없이 시험지 한쪽을 들여다보고 있더라고요. 무슨 표시인가 싶어 가까이 가 보니 검산할 문제 번호만 따로 모아 둔 흔적이 있었습니다. 어려운 부분이 나와도 그냥 지나가거나 다음 공부로 넘기던 모습과는 달랐어요. 국우동 수학과외를 알아볼 때도 이런 부분을 눈여겨봤는데, 이번에는 문제를 전부 다시 풀겠다는 식이 아니라 마지막에 확인할 번호를 골라 적어 두었더라고요. 수업 전 질문 표시를 살펴보는 중에도 같은 번호들을 따로 추려 놓았고, 확인이 끝난 부분에는 지운 흔적 대신 다시 점검했다는 표시가 남아 있었습니다. 시험지를 넘길 때 그 표시부터 찾아보는 모습이 꽤 구체적이었어요.

★★★★★학부모 후기

학기 중간쯤 국우동에서 수학 과외를 시작했는데, 아이는 아는 문제도 답이 맞는지 여러 번 확인하느라 한 문제에 오래 머무는 편이었습니다. 선생님은 어려운 문제 뒤에 부담 없이 풀 수 있는 문제를 섞고, 아이가 스스로 이어갈 시간을 주면서 다음 주 계획도 함께 조율했습니다. 옆에서 지켜보니 수업 후 “이번엔 내가 풀었다”는 표정이 조금씩 늘어 부모로서 반갑게 느껴졌습니다.

★★★★★학부모 후기

시험 범위를 처음 확인하던 날에도 아이는 아는 문제를 틀릴까 봐 답을 몇 번씩 확인하며 공부 시간을 부담스러워했습니다. 국우동에서 수학 과외를 시작한 뒤 선생님은 진도를 서두르지 않고 충분히 생각한 후 말할 수 있게 기다려 주셨고, 평일 저녁 숙제를 펼치는 모습에서도 집중력이 조금씩 보였습니다. 수업이 있는 날을 예전처럼 피하지 않는 것만으로도 공부를 대하는 마음이 한결 편해진 듯해 안심이 됩니다.

★★★★☆학부모 후기

시험을 치른 다음 날이면 아이가 먼저 수업에서 배운 내용을 이야기해, 국우동에서 과외를 시작하길 잘했다는 생각이 들었습니다. 저녁 식사 뒤 계획대로 공부하다 어려운 문제에 오래 붙잡혀도 선생님은 부담을 살펴 그날 할 일과 다음에 볼 내용을 나누어 주셨습니다. 요즘은 틀린 문제를 다시 펼치는 모습도 한결 편안해졌습니다.

★★★★★학부모 후기