월평동 고2수학과외







보기에서 먼저 확인한 정의역과 치역
서대전고등학교 학생의 최종 검증은 다음 보기에서 올바른 역함수쌍을 고르는 장면으로 시작했다.
| 보기 | 함수 | 정의역 | 치역 |
|---|---|---|---|
| ① | f(x)=2x | R | (0, ∞) |
| ② | g(x)=log2x | (0, ∞) | R |
| ③ | h(x)=log2x | R | (0, ∞) |
①과 ②는 정의역과 치역이 서로 바뀌므로 역함수 관계에 맞는다. ③은 로그함수의 입력 조건 x>0을 정의역에 반영하지 않아 틀렸다.
처음 발생한 오류
학생은 지수함수와 로그함수의 정의역이 모두 실수라고 생각했다. 지수함수 y=2x는 모든 실수 x에서 정의되지만, 로그함수 y=log2x는 진수 x가 양수여야 하므로 정의역이 (0, ∞)이다.
입력과 출력의 범위를 교환하는 과정
함수와 역함수에서는 원래 함수의 입력값 범위가 역함수의 출력값 범위가 되고, 원래 함수의 출력값 범위가 역함수의 입력값 범위가 된다.
| 정의역 | 치역 | |
|---|---|---|
| y=2x | R | (0, ∞) |
| y=log2x | (0, ∞) | R |
따라서 단순히 식의 모양만 보고 판단하지 말고, 지수함수의 출력값이 항상 양수라는 사실을 먼저 확인해야 한다. 이 내용은 월평동과외에서 함수의 그래프와 범위를 함께 점검할 때도 핵심 기준이 된다.
평행이동된 역함수쌍
이번에는 f(x)=3·2x-1+2를 살펴보자. 지수식의 값은 항상 양수이므로 f(x)>2이다.
- f의 정의역: R
- f의 치역: (2, ∞)
y=3·2x-1+2에서 y-2=3·2x-1이므로
x=log2((y-2)/3)+1
따라서 역함수는 f-1(x)=log2((x-2)/3)+1이다.
- f-1의 정의역: (2, ∞)
- f-1의 치역: R
최종 확인: 조건에 맞는 보기 고르기
평행이동된 경우에도 원리는 변하지 않는다. 원래 함수의 정의역 R과 치역 (2, ∞)가 역함수에서 서로 교환된다. 특히 로그함수의 진수 조건에서 (x-2)/3>0이므로 x>2임을 확인해야 한다.
결론적으로 정의역과 치역을 정확히 교환한 쌍은 다음과 같다.
f(x)=3·2x-1+2
정의역 R, 치역 (2, ∞)
f-1(x)=log2((x-2)/3)+1
정의역 (2, ∞), 치역 R
따라서 정답은 원래 함수의 정의역과 치역을 바르게 뒤집어 적은 보기이다.