반월당 고2수학과외







오른쪽으로 갈수록 줄어드는 그래프를 먼저 확인하다
학생은 지수함수 \(y=a^x\)에서 밑 \(a\)가 양수이면 그래프가 모두 증가한다고 판단했다. 그러나 \(0<a<1\)인 경우에는 오른쪽으로 갈수록 함수값이 작아진다. 이 판단을 바로잡는 과정은 반월당과외 수업에서 그래프 해석의 출발점으로 삼기 좋다.
대표 좌표로 감소 여부 확인
\(y=\left(\frac12\right)^x\)에서 \(x=-1,0,1\)을 대입하면 다음과 같다.
| x | -1 | 0 | 1 |
|---|---|---|---|
| \(y=\left(\frac12\right)^x\) | 2 | 1 | \(\frac12\) |
x가 커질수록 함수값은 \(2,1,\frac12\)로 줄어든다. 따라서 이 함수는 모든 실수에서 정의되는 감소함수이다.
밑의 범위에 따른 방향 비교
지수함수 \(y=a^x\)에서 \(a>0\)이어야 모든 실수 x에 대해 정의된다. 하지만 증가와 감소는 밑의 범위에 따라 달라진다.
- \(a>1\): x가 증가하면 \(a^x\)도 증가한다.
- \(0<a<1\): x가 증가하면 \(a^x\)는 감소한다.
- \(a=1\): \(y=1\)인 상수함수이다.
예를 들어 \(2^x\)와 \(\left(\frac12\right)^x\)는 서로 반대 방향으로 변한다. 실제로 \(\left(\frac12\right)^x=2^{-x}\)이므로, x가 커질수록 지수 \(-x\)가 작아지는 효과가 나타난다.
같은 두 x값에서 함수값 순서 다시 판단하기
\(f(x)=\left(\frac13\right)^x\)에서 \(x=1\), \(x=2\)를 비교하면
\[ f(1)=\frac13,\qquad f(2)=\frac19 \]
이다. \(1<2\)인데 \(f(1)>f(2)\)이므로 감소함수의 특징이 분명하다. “밑이 양수이므로 증가한다”가 아니라, 먼저 \(0<a<1\)인지 확인해야 한다.
새 문제에 적용하는 판단 순서
- 밑 \(a\)가 양수인지 확인한다.
- \(a>1\), \(0<a<1\), \(a=1\) 중 어디에 해당하는지 분류한다.
- 대표적인 두 x값을 대입해 함수값의 순서를 검산한다.
- 그래프의 오른쪽 방향이 증가인지 감소인지 결정한다.
이 순서를 지키면 경북여자고등학교나 경북대학교사범대학부설고등학교의 지수함수 그래프 문제에서도 밑의 범위만 보고 성급하게 방향을 정하는 오류를 줄일 수 있다.