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탄젠트함수의 그래프에서 주기 찾기

시간 제한이 끝난 뒤 학생의 첫 답안에는 다음과 같이 적혀 있었다.

“사인함수와 코사인함수처럼 탄젠트함수의 주기도 \(2\pi\)이다.”

하지만 탄젠트함수의 그래프는 \(2\pi\)만큼 이동하기 전에도 같은 모양이 다시 나타난다. 이 오류는 탄젠트의 주기를 사인·코사인과 같은 방식으로 기억한 데서 생겼다.

그래프에서 반복 간격 확인하기

영점 사이의 거리

기본함수 \(y=\tan x\)는

\[ \tan x=0 \quad\Longleftrightarrow\quad x=n\pi\quad(n\in\mathbb Z) \]

이므로 인접한 두 영점은 \(0\)과 \(\pi\)이다. 두 영점 사이의 간격은 \(\pi\)이며, 그래프의 모양도 이 간격마다 반복된다.

대표각으로 검증하기

탄젠트의 덧셈 관계를 이용하면

\[ \tan(x+\pi)=\tan x \]

이다. 실제로 \(\sin(x+\pi)=-\sin x\), \(\cos(x+\pi)=-\cos x\)이므로

\[ \tan(x+\pi) =\frac{-\sin x}{-\cos x} =\tan x \]

가 된다. 따라서 \(y=\tan x\)의 기본 주기는 \(\pi\)이다.

새 식에서는 안쪽의 계수를 반영한다

이제 \(y=\tan 2x\)의 주기를 구해 보자. 주기를 \(T\)라고 하면

\[ \tan(2(x+T))=\tan 2x \]

이어야 한다. 탄젠트의 기본 주기가 \(\pi\)이므로

\[ 2T=\pi,\qquad T=\frac{\pi}{2} \]

이다.

실제로 영점은 \(2x=n\pi\), 즉 \(x=\frac{n\pi}{2}\)이고, 인접한 영점 사이의 거리가 \(\frac{\pi}{2}\)이다. 따라서 \(y=\tan 2x\)의 주기는 \(\frac{\pi}{2}\)이다.

서술형 답안 점검

주기 후보가 \(\pi\) 계열로 제시되었다면 \(y=\tan x\)에서는 \(\pi\), \(y=\tan 2x\)에서는 \(\frac{\pi}{2}\)를 선택해야 한다. \(2\pi\)도 반복 간격이기는 하지만 최소 양의 주기가 아니므로 주기로 답할 때는 적절하지 않다.

정리하면, \(y=\tan x\)의 최소 양의 주기는 \(\pi\), \(y=\tan bx\,(b\ne0)\)의 최소 양의 주기는 \(\frac{\pi}{|b|}\)이다. 단, 탄젠트는 \(\cos x=0\)인 점에서는 정의되지 않는다는 조건도 함께 기억해야 한다.

읍내동 고2수학과외 학부모 후기

수업 자료를 출력해 둔 날, 아이 책상 위 시험지를 보다가 손이 멈춘 부분이 눈에 띄었어요. 문제 전체에 이것저것 표시한 게 아니라 조건 문장에만 동그라미가 쳐져 있더라고요. 그 부분을 한 번 읽고 바로 풀이를 다시 시작하는 모습이었습니다. 전에는 틀린 문제를 다시 볼 때 문제의 모든 내용을 비슷하게 훑느라 어디부터 봐야 할지 모호해 보였거든요. 그런데 이번에는 조건을 먼저 찾아 읽고, 그 내용을 기준으로 풀이를 이어갔어요. 읍내동 수학과외를 알아보며 여러 자료를 챙겨 보던 중이라 책상에 시험지가 펼쳐져 있었는데, 표시하는 위치부터 달라진 게 보이더라고요. 교재를 가방에 넣기 전에도 계산부터 손대지 않고 조건 문장에 먼저 표시했습니다. 마지막에는 다시 확인해야 할 부분이 시험지 안에서 분명하게 남아 있었고, 아이는 그 지점을 보고 풀이를 마무리했어요.

★★★★★학부모 후기

노트를 새것으로 바꾼 날이라 책상 주변을 정리하다가 아이가 적어 둔 메모를 보게 됐어요. 문제에 길게 붙어 있던 조건을 그대로 옮긴 게 아니라, 필요한 내용만 짧은 말로 바꿔 식 옆에 붙여 놓았더라고요. 읍내동 수학과외를 알아보던 중에도 이런 작은 변화가 집에서 보일까 싶었는데, 실제로 눈앞에서 보니 전과는 달랐어요. 예전에는 다음에 확인할 부분을 따로 남겨 두지 않아서 문제를 다시 펼치면 처음부터 전부 훑곤 했거든요. 그런데 학교 숙제를 마친 뒤에는 긴 조건에서 필요한 것만 골라 식 옆에 적고, 아직 확인하지 못한 부분에는 따로 표시를 해 두었어요. 문제를 읽은 흔적이 한눈에 보였고, 어디를 다시 봐야 하는지도 노트 안에서 바로 찾을 수 있었습니다.

★★★★★학부모 후기

읍내동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 답이 바로 나오지 않으면 아는 문제도 맞는지 몇 번씩 확인하며 긴장했습니다. 시험 전날 복습할 내용을 고를 때 선생님은 사소한 질문도 왜 궁금했는지부터 듣고 이해한 만큼만 진행해 주셨고, 숙제가 부담스러울 때도 먼저 말할 수 있게 해주셨습니다. 요즘은 공부 시간을 예전보다 편하게 받아들이고 스스로 복습할 것을 고르는 모습이 눈에 띕니다.

★★★★★학부모 후기

처음에는 문제를 풀고도 풀이를 다시 보는 일이 드물었고, 공부 계획도 자주 미뤘습니다. 읍내동에서 과외를 시작한 뒤 선생님은 쉬운 문제부터 차근차근 풀게 하며 중간중간 자연스럽게 질문을 건넸고, 시험 범위를 절반쯤 공부했을 때도 무리 없이 집중하는 모습이 눈에 띄었습니다. 시험기간에도 평소 공부 흐름을 이어가는 제 모습이 가장 뿌듯했습니다.

★★★★★학부모 후기

읍내동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 학교에서 돌아와 가방을 내려놓으면 먼저 선생님께 오늘 어려웠던 부분부터 이야기하는 모습이 눈에 띄었습니다. 평소에는 복습보다 다음 진도를 서두르던 아이였지만, 시험 직전 주말에도 선생님은 반응을 살피며 막히는 문제를 다시 짚고 무리하게 넘어가지 않았습니다. 틀린 문제를 다시 펼쳐보는 거부감이 줄어든 것만으로도 큰 변화라고 느꼈습니다.

★★★★☆학부모 후기