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덕진동 고2수학과외

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서술형 답안에서 드러난 역함수의 순서 오류

시간 제한이 끝난 뒤 학생의 답안에는 \(y=a^x\)에서 양변에 곧바로 로그를 취한 흔적이 남아 있었다. 원래 식의 \(x\)를 \(y\)로 바꾸지 않았기 때문에 역함수가 아니라 지수함수의 식을 다시 변형한 셈이다.

학생 풀이 기록

\(y=2^x\)에서 양변에 밑이 2인 로그를 취하면 \(\log_2 y=x\)라고 썼다. 이 식은 원래 함수에서 \(x\)를 \(y\)에 관해 나타낸 관계이지, 역함수의 식 \(y=f^{-1}(x)\)로 정리된 결과는 아니다.

좌표 교환이 먼저인 이유

역함수는 원래 그래프의 각 점 \((x,y)\)를 \((y,x)\)로 바꾼 그래프다. 따라서 \(y=2^x\)에서 먼저 \(x\)와 \(y\)를 교환하면

\[ x=2^y \]

가 된다. 이제 양변에 \(\log_2\)를 취하면

\[ \log_2 x=y \]

이므로 역함수는 \(\boxed{f^{-1}(x)=\log_2 x}\)이다. 원래 함수의 치역이 양수이므로 역함수의 정의역도 \(x>0\)이다.

이동된 지수함수의 역변환

같은 절차를 이동된 함수에 적용해 보자.

한 식에서 시작하는 변환

\[ f(x)=3^{x-2}+1 \]

에서 \(x\)와 \(y\)를 교환하면

\[ x=3^{y-2}+1 \]

이다. 양변에서 1을 빼고 로그를 취하면

\[ x-1=3^{y-2},\qquad \log_3(x-1)=y-2 \]

따라서

\[ \boxed{f^{-1}(x)=\log_3(x-1)+2} \]

가 된다. \(x-1>0\)이어야 하므로 역함수의 정의역은 \(x>1\)이다.

교정 뒤 최종 확인

두 풀이 비교

구분변환 과정판정
잘못된 풀이 \(y=3^{x-2}+1\)에서 바로 로그를 취함 역함수의 좌표 교환이 빠짐
교정된 풀이 \(x=3^{y-2}+1\)로 바꾼 뒤 로그를 취함 역함수식과 정의역이 정확함

합성으로 검증하기

\[ f^{-1}(f(x)) =\log_3\bigl((3^{x-2}+1)-1\bigr)+2 =\log_3(3^{x-2})+2=x \]

또한 \(f(f^{-1}(x))=x\)는 \(x>1\)에서 성립한다. 따라서 좌표 교환 후 로그 변환이라는 순서를 지킨 풀이가 옳다. 덕진동과외에서 이 유형을 연습할 때도 계산보다 먼저 정의역과 좌표 교환 여부를 확인하면 서술형 실수를 줄일 수 있다.

덕진동 고2수학과외 학부모 후기

새 단원 문제집을 펼쳐 보던 날, 아이가 숫자의 일부를 손으로 가려 놓고 문제를 다시 읽더라고요. 숫자가 보이지 않아도 앞에서 했던 판단만으로 풀 수 있는지 확인하는 모습이었어요. 답을 맞혔는지만 보는 줄 알았는데, 문제 안의 숫자를 빼고도 풀이가 이어지는지 살피고 있었습니다. 덕진동 수학과외를 알아보던 중 집에서 지켜본 장면인데, 새 단원 숙제를 마친 뒤에도 같은 행동을 했어요. 공부가 끝났다고 생각했는지 자리를 뜨려다가, 아까 풀었던 문제로 돌아가 숫자 부분을 가린 채 다시 손을 움직였습니다. 그예전에는 복습할 때 문제 전체를 처음부터 다시 훑는 일이 많았거든요. 이번에는 숫자가 드러나지 않은 상태에서 같은 방식으로 풀리는지 잠깐 확인하고, 한 부분을 살핀 뒤 다음 문제로 넘어갔어요. 새 내용을 외운 것만 다시 보는 게 아니라 판단 과정을 따로 확인하는 모습이 눈에 띄었습니다.

★★★★★학부모 후기

책상 서랍을 정리하다가 접힌 문제지 몇 장을 발견했어요. 답은 맞았는데 검산을 못 한 문제들만 따로 모아둔 거더라고요. 그냥 맞았으니 넘어간 게 아니라, 다시 확인할 부분을 구분해 둔 게 조금 의외였어요. 예전에는 다시 볼 문제를 말로만 기억한다고 하고 자료에는 따로 남기지 않았거든요. 그래서 나중에 물어보면 어떤 문제였는지 찾지 못할 때도 있더라고요. 덕진동 수학과외 이야기를 나누던 중에도 이런 작은 변화가 실제로 집에서 보인다는 점이 눈에 들어왔습니다. 새 학습지를 풀던 날에는 채점이 끝난 뒤 잠시 문제를 훑어보더니 검산이 필요한 것만 다시 표시했어요. 여러 군데에 표시한 게 아니라 마지막에는 딱 한 문제에만 흔적이 남아 있었습니다.

★★★★★학부모 후기

덕진동에서 과외를 시작한 뒤, 수행평가와 시험공부가 겹친 주간에도 아이가 예전처럼 무작정 새 문제만 찾지는 않았습니다. 선생님은 막힌 문제를 따로 모아 수업 끝에 다시 볼 내용만 몇 가지로 정리하고, 설명보다 이해했는지를 먼저 살펴주셨습니다. 오답을 함께 정리해본 날에는 한 문제 때문에 수학 전체를 포기하지 않는 모습이 보여 부모로서 마음이 놓였습니다.

★★★★★학부모 후기

주말에 아이가 수학 공부를 시작하는 모습을 지켜봤는데, 평소보다 집중하는 시간이 길어 덕진동 수업의 분위기가 궁금해졌습니다. 선생님은 초반 부담을 부모와 나누고 숙제량을 무리하게 늘리지 않아 아이가 스스로 이어갈 여지를 남겨 주셨습니다. 맞힌 문제도 풀이가 괜찮았는지 다시 살피는 모습이 보여 작은 변화가 반갑게 느껴졌습니다.

★★★★☆학부모 후기

덕진동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 숙제를 몰아서 하던 모습이 조금씩 달라졌습니다. 선생님은 진도가 막히면 기초 문제로 잠시 돌아가고, 풀이가 길어져도 답을 알려주기보다 생각을 정리할 기준만 짚어 주셨습니다. 시험기간에도 해야 할 양을 나누어 받아들이며 스스로 공부를 시작하는 모습이 보여 부모로서 반갑게 느껴졌습니다.

★★★★★학부모 후기