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도함수의 부호표, 경계를 잘못 잡으면 결론도 달라진다

대구제일고등학교 학생의 풀이 기록에는 다음과 같은 식이 남아 있었다.

문제 도함수의 부호를 조사하여 함수의 증가·감소 구간을 구하여라.

\[ f'(x)=\frac{(x+2)(x-1)}{x-3} \]

학생은 \(f'(x)=0\)에서 \(x=-2,1\)을 구했지만, 수직선에는 \(1,3\)만 표시했다. \(x=3\)에서는 도함수가 정의되지 않는다는 점은 적었으나, \(x=-2\)를 빠뜨린 것이다. 이처럼 대구동동과외를 찾는 학생들이 자주 놓치는 부분은 부호 계산보다 먼저 해야 할 경계 설정이다.

수직선에 표시해야 할 값

부호표의 경계는 두 종류를 모두 포함해야 한다.

  • 도함수가 0이 되는 점: \(x=-2,1\)
  • 도함수가 정의되지 않는 점: \(x=3\)

따라서 수직선은 다음 네 구간으로 나누어야 한다.

\[ (-\infty,-2),\quad (-2,1),\quad (1,3),\quad (3,\infty) \]

부호 확인

구간 \(x+2\) \(x-1\) \(x-3\) \(f'(x)\)
\((-\infty,-2)\) - - - -
\((-2,1)\) + - - +
\((1,3)\) + + - -
\((3,\infty)\) + + + +

오답과 교정 풀이 비교

오답 풀이: \(x=-2\)를 누락하여 \((-\infty,1)\)을 하나의 구간으로 처리했다. 이 경우 실제로는 \(x=-2\)를 지나며 부호가 음수에서 양수로 바뀌는 사실을 확인할 수 없다.

교정 풀이: 근과 정의불가점을 모두 표시한 뒤 부호를 조사한다.

\[ f'(x)<0\quad \text{on }(-\infty,-2),(1,3) \] \[ f'(x)>0\quad \text{on }(-2,1),(3,\infty) \]

따라서 함수는 \((-2,1)\), \((3,\infty)\)에서 증가하고, \((-\infty,-2)\), \((1,3)\)에서 감소한다. \(x=3\)은 정의되지 않으므로 증가·감소 구간을 연결해서 쓰면 안 된다.

최종 점검 기준

  1. \(f'(x)=0\)의 모든 실근을 구한다.
  2. 분모가 0이 되는 정의불가점도 찾는다.
  3. 두 종류의 값을 모두 수직선에 표시한다.
  4. 각 구간에서 도함수의 부호를 확인한다.

비산동과외에서 이 유형을 점검할 때도 계산 결과만 보지 말고, 부호표의 경계가 빠짐없이 만들어졌는지부터 확인해야 한다.

이전 단원의 어떤 부분을 다시 봐야 할까요?

고2의 새 단원에서 막혔다고 앞선 내용을 전부 다시 시작할 필요는 없습니다. 현재 예제의 풀이에서 사용한 이전 개념을 표시하고, 그 단계만 따로 해결되는지 확인해 보세요. 연결이 끊긴 부분을 좁힌 뒤 돌아오면 복습 범위가 불필요하게 커지는 것을 줄일 수 있습니다.

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다음 학기의 내용을 시작하려면 실제 학교의 과목 편성과 현재 단원의 미해결 부분을 먼저 확인해 보세요. 학년 이름만으로 다음에 배울 범위를 정하지 않는 것이 좋습니다. 현재 배우는 내용을 유지할 시간이 남는지 함께 보고 준비 범위를 상의할 수 있습니다.

현재 학습에서 함께 살펴볼 범위

고등 수학

현재 수강 과목과 시험 범위를 먼저 확인하고 개념, 식의 변형, 함수와 그래프, 문제 조건의 해석을 연결합니다. 선택 과목은 실제 이수 범위에 맞춰 준비하며 내신 답안과 모의고사 풀이 시간은 구분해 점검합니다.

고2 점검 기준

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선택 과목: 변화율의 의미

미분을 배우는 과목을 수강한다면 f(x) = x³에서 f′(x) = 3x²를 구하고 x = 1에서의 순간변화율이 3임을 확인합니다. 계산 규칙을 적용하는 것과 그래프에서 변화율을 해석하는 것을 구분합니다.

선택 과목: 확률의 조건

확률을 배우는 과목을 수강한다면 공정한 주사위에서 짝수가 나올 확률을 3/6 = 1/2로 구합니다. 가능한 결과가 같은 가능성을 갖는다는 조건을 확인한 뒤 전체 경우와 해당 경우를 구분합니다.

위 내용은 지도 범위와 연습 방법을 설명하는 예시입니다. 학생이 이미 배운 내용과 현재 진도에 맞춰 적용하며, 모든 내용을 한 수업에서 진행하지 않습니다.

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비산동 고2수학과외 수업 후기

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★★★★☆수업 후기

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선생님은 밀린 숙제를 한꺼번에 내세우기보다 먼저 할 일을 정해 주고, 이해가 부족한 부분은 부담 없이 다시 설명해 주셨습니다. 비산동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 모르는 문제를 만나도 예전처럼 오래 붙잡고만 있지는 않습니다. 수업 후에는 무엇을 복습해야 하는지 스스로 확인하는 모습이 보여 학부모로서 안심이 됩니다.

★★★★☆수업 후기

학생별 1:1 수업 안내

수업은 학생별 1:1로 진행하며, 현재 학습 상태와 목표에 따라 수업 내용을 달리합니다.