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밑이 1보다 큰 지수부등식, 부등호는 왜 유지될까?

다음 두 풀이를 비교해 보자.

문제 학생 풀이
2x > 23 x < 3
3x > 33 x > 3

첫 번째 풀이의 부등호는 잘못되었고, 두 번째 풀이는 옳다. 두 문제의 밑은 모두 1보다 크므로 지수함수가 증가하기 때문이다.

증가함수에서는 방향이 바뀌지 않는다

밑이 a이고 a>1이면 함수 y=ax는 증가함수이다. 따라서 지수의 크기 관계가 함수값의 크기 관계와 같은 방향으로 대응한다.

am > an ⇔ m > n

그러므로

2x > 23에서 x>3이고,

52x-1 ≥ 57에서 2x−1≥7, 즉 x≥4이다.

부등호를 뒤집는 경우와 구별하기

밑이 0

(1/2)x > (1/2)3 ⇔ x<3

따라서 부등호를 결정하기 전에 반드시 밑의 범위를 확인해야 한다.

풀이 순서 점검

  1. 두 지수의 밑이 같은지 확인한다.
  2. 공통 밑 a가 a>1인지, 0<a<1인지 확인한다.
  3. a>1이면 부등호를 유지하고, 0<a<1이면 뒤집는다.
  4. 일차부등식을 계산한다.

예를 들어 4x+1 < 49에서는 4>1이므로 부등호를 유지한다.

x+1<9

따라서 x<8이다.

밑만 바꾼 문제 비교

같은 지수식이라도 밑에 따라 결과가 달라진다.

  • 2x−1 > 25 → x−1>5 → x>6
  • (1/2)x−1 > (1/2)5 → x−1<5 → x<6

대구 동구의 대구지식산업작은도서관에서 문제를 정리할 때도, 계산보다 먼저 밑의 범위를 표시하면 이 유형의 실수를 줄일 수 있다.

최종 판단

지수부등식에서 밑이 1보다 큰 경우에는 지수함수가 증가하므로 부등호를 유지한다.

기준: 밑 a가 a>1이면 유지, 0<a<1이면 반대 방향이다.

따라서 “부등호를 유지해야 하는 경우”는 공통 밑이 1보다 큰 지수부등식이다.

대구동구 고2수학과외 학부모 후기

새 단원 문제집을 처음 펼쳐 읽던 저녁, 아이가 계산이 처음 어긋난 줄을 찾아 그 부분부터 다시 확인하더라고요. 한 군데를 살펴본 뒤에는 그 문제에 오래 머물지 않고 다음 문제로 넘어갔어요. 예전에는 틀린 문제를 만나면 처음부터 끝까지 다시 보는 경우가 많았거든요. 대구동구 수학과외 이야기를 나누며 지내던 때라 책상 주변을 정리하다가도 자연스럽게 눈이 갔는데, 새 단원 첫 숙제를 마친 뒤에는 조금 달랐습니다. 틀린 문제 전체를 붙잡고 있지 않고 계산이 어긋난 두 줄만 골라 보고 있더라고요. 답을 처음부터 되짚는 모습이 아니라, 계산이 달라진 지점을 바로 찾아 확인하는 식이었습니다.

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★★★★☆학부모 후기

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★★★★☆학부모 후기

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★★★★☆학부모 후기

숙제 검사를 받을 때마다 틀린 문제부터 숨기고 싶었는데, 선생님은 맞힌 문제도 어떻게 풀었는지 편하게 설명해 보라고 하셨습니다. 대구동구에서 수업을 시작한 뒤로는 풀이를 말하는 일이 덜 부담스러워졌고, 시험 전에는 새 진도보다 헷갈린 부분을 다시 보며 차분히 준비했습니다. 이제는 문제를 틀려도 오래 풀이 죽지 않고 다시 이어서 공부합니다.

★★★★★학부모 후기