






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
- \(f'(x)=0\)의 모든 실근을 구한다.
- 분모가 0이 되는 정의불가점도 찾는다.
- 두 종류의 값을 모두 수직선에 표시한다.
- 각 구간에서 도함수의 부호를 확인한다.
비산동과외에서 이 유형을 점검할 때도 계산 결과만 보지 말고, 부호표의 경계가 빠짐없이 만들어졌는지부터 확인해야 한다.