






거듭제곱근과 지수법칙: 짝수근의 실수 조건부터 확인하기
최종 답을 계산으로 밀어붙이기 전에, 각 근호식이 실수 범위에서 정의되는지 먼저 판정해야 한다.
후보를 먼저 줄이는 최종 검증
다음 식의 정의역을 구해 보자.
\(A=\sqrt{2-x}\), \(B=\sqrt[4]{x+1}\), \(C=\sqrt[3]{x-3}\), \(D=\sqrt{-x^2-1}\)
| 식 | 근의 차수 | 실수 조건 | 정의역 |
|---|---|---|---|
| \(A\) | 짝수 | \(2-x\ge 0\) | \(x\le 2\) |
| \(B\) | 짝수 | \(x+1\ge 0\) | \(x\ge -1\) |
| \(C\) | 홀수 | 모든 실수 \(x\) | \(\mathbb{R}\) |
| \(D\) | 짝수 | \(-x^2-1\ge 0\) | 없음 |
\(-x^2-1\ge0\)은 \(x^2\le-1\)과 같으므로 실수 해가 없다. 따라서 \(D\)는 실수 범위에서 어떤 \(x\)를 대입해도 정의되지 않는다.
처음 풀이에서 생긴 오류
음수인 피근수를 그대로 계산한 경우
학생은 \(D=\sqrt{-x^2-1}\)에 대해 \(x=0\)을 대입하여 \(\sqrt{-1}\)을 얻은 뒤, 음수의 제곱근도 계산할 수 있다고 판단했다.
하지만 실수 범위에서 짝수근은 피근수가 음수가 될 수 없다. \(\sqrt{a}\)와 \(\sqrt[4]{a}\)가 실수가 되려면 반드시 \(a\ge0\)이어야 한다.
근의 차수에 따른 판정
- 짝수근: 피근수 \(\ge0\)
- 홀수근: 피근수의 부호와 관계없이 모든 실수에서 정의
따라서 \(\sqrt[3]{x-3}\)은 모든 실수 \(x\)에서 정의되지만, \(\sqrt{x-2}\)는 \(x\ge2\)일 때만 정의된다.
새 식에 적용하기
이번에는
\[ f(x)=\sqrt{x-1}+\sqrt[3]{2x+5}+\sqrt[4]{7-x} \]
의 정의역을 구해 보자.
짝수근이 포함된 항만 확인하면 된다.
\[ x-1\ge0,\qquad 7-x\ge0 \]
따라서
\[ x\ge1,\qquad x\le7 \]
두 조건을 동시에 만족해야 하므로 정의역은
\[ \boxed{1\le x\le7} \]
세제곱근 항 \(\sqrt[3]{2x+5}\)에는 별도의 부호 조건이 필요하지 않다. 핵심은 계산보다 먼저 짝수근의 피근수가 음수가 아닌지 확인하는 것이다.