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만성지구 고2수학과외

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절댓값 극한에서 좌우를 나누는 기준

마지막 풀이 기록에서 학생은 |x-2|을 양쪽 모두 x-2로 바꾸었다. 하지만 x가 2보다 왼쪽에 있을 때는 x-2<0이므로 절댓값의 식이 달라진다. 이 오류는 만성지구과외 수업에서 자주 확인하는 대표적인 좌우극한 실수다.

한 식에서 시작하는 점검

다음 극한을 계산해 보자.

문제 1 \(\displaystyle \lim_{x\to2}\frac{|x-2|}{x-2}\)

x<2이면 |x-2|=-(x-2)이므로

\(\displaystyle \lim_{x\to2^-}\frac{|x-2|}{x-2}=-1\)

x>2이면 |x-2|=x-2이므로

\(\displaystyle \lim_{x\to2^+}\frac{|x-2|}{x-2}=1\)

좌극한과 우극한이 다르므로 양의 유한 극한은 존재하지 않는다.

절댓값 안의 근을 기준으로 구간 나누기

절댓값 안의 식이 0이 되는 점을 먼저 찾는다. 예를 들어

문제 2 \(\displaystyle \lim_{x\to1}\frac{|x-1|+|x-3|}{x-1}\)

관심 있는 점은 \(x=1\)이다. \(x\to1^-\)에서는 \(x-1<0\), \(x-3<0\)이므로

\[ |x-1|+|x-3|=-(x-1)-(x-3)=-2x+4. \]

따라서 분자는 \(2\)에 가까워지고 분모는 음수인 0에 가까워지므로 좌극한은 \(-\infty\)이다.

\(x\to1^+\)에서는 \(x-1>0\), \(x-3<0\)이므로

\[ |x-1|+|x-3|=(x-1)-(x-3)=2. \]

분모가 양수인 0에 가까워지므로 우극한은 \(+\infty\)이다. 따라서 양쪽 극한은 존재하지 않는다.

교정 전후의 풀이 비교

잘못된 처리

학생 풀이: \(|x-2|=x-2\)이므로 \(\displaystyle \frac{|x-2|}{x-2}=1\).

이 식은 \(x>2\)인 오른쪽 구간에서만 옳다. \(x<2\)에서는 부호가 반대이므로 전체 극한에 그대로 적용할 수 없다.

정확한 처리

\[ |x-2|= \begin{cases} -(x-2),&x<2\\ x-2,&x\ge 2 \end{cases} \]

따라서 좌극한은 \(-1\), 우극한은 \(1\)이며, \(\displaystyle \lim_{x\to2}\frac{|x-2|}{x-2}\)는 존재하지 않는다.

변형 문제로 최종 확인

문제 3 \(\displaystyle \lim_{x\to0}\frac{|2x+1|-|x+1|}{x}\)의 존재 여부를 판단하자.

\(x\)가 0에 충분히 가까우면 \(2x+1>0\), \(x+1>0\)이다. 따라서 두 절댓값을 모두 벗길 수 있다.

\[ \frac{|2x+1|-|x+1|}{x} =\frac{(2x+1)-(x+1)}{x} =\frac{x}{x}=1. \]

그러므로 좌극한과 우극한이 모두 1이고, 전체 극한은

\[ \boxed{1} \]

절댓값 안의 근이 여러 개라면 모든 구간을 무조건 계산하는 것이 아니라, 극한을 취하는 점 주변에서 부호가 바뀌는지 먼저 확인하면 된다. 전주 지역에서 만성지구고3수학과외를 진행할 때도 이 기준으로 좌우극한을 구분하면 불필요한 계산과 부호 오류를 줄일 수 있다.

만성지구 고2수학과외 학부모 후기

다음 날 시간표를 확인하던 밤에 책상 위 문제집을 펼쳐 보게 됐어요. 그래프 문제를 풀어둔 흔적이 있었는데, 계산 과정만 길게 적힌 게 아니라 교점 위치를 따로 표시해 두었더라고요. 만성지구 수학과외를 알아보며 여러 가지를 살펴보던 때라 그런지 저도 자연스럽게 눈이 갔습니다. 예전에는 풀이가 끝난 뒤 표시가 남아 있어도 무엇을 다시 확인하려던 건지 알기 어려웠거든요. 그런데 이번에는 계산한 교점을 그래프에 다시 찍어 보고, 그 위치가 식에서 나온 결과와 맞는지 살펴본 흔적이 보이더라고요. 답만 적어둔 게 아니라 그래프와 계산을 서로 맞춰 본 셈이더라고요. 주말에 책상을 정리할 때도 비슷한 장면을 봤습니다. 다른 그래프 문제에서도 교점을 다시 표시해 둔 뒤, 다시 볼 부분 하나만 남겨 놓고 나머지 자료는 덮어 두었어요. 그래프 위에 남은 작은 표시가 무엇을 확인했는지 바로 보여서 전과는 달랐습니다.

★★★★★학부모 후기

교과서 다음 단원을 복습하던 주말에 아이가 문제를 다 푼 뒤, 틀린 곳 옆에 짧게 이유를 적어두더라고요. 한두 단어만 남겼는데도 나중에 다시 펼쳤을 때 무엇을 확인해야 하는지 바로 보이는 모양이었어요. 예예전에는 오답을 고칠 때 처음 어디서 어긋났는지는 지나치고 마지막 답부터 살피는 경우가 많았거든요. 방학 평일 오전에 자료를 챙기다가 시험지를 봤는데, 틀린 문제를 따로 유형별로 옮겨 적지 않고 원본에 틀린 이유만 적어둔 모습도 확인했어요. 만성지구 수학과외 관련 자료를 정리하던 중이었지만, 이번엔 새 노트에 다시 옮기는 대신 시험지에서 바로 잘못된 지점을 찾을 수 있게 해놓았더라고요. 답만 고쳐 놓은 게 아니라 왜 틀렸는지 짧게 남겨둔 점이 전과 달랐습니다.

★★★★★학부모 후기

시험을 보고 돌아온 날에도 아이가 만성지구 수학 과외에서 배운 내용을 먼저 꺼내 이야기하는 모습이 기억에 남았습니다. 예전에는 답이 바로 나오지 않으면 불안해하며 숙제를 몰아서 했지만, 선생님은 틀린 풀이를 처음 어긋난 부분부터 차분히 찾아 주고 무리하게 진도를 넘기지 않았습니다. 요즘은 모르는 문제를 피하지 않고 선생님께 먼저 질문하려는 태도와 꾸준히 복습하는 습관이 조금씩 보입니다.

★★★★★학부모 후기

처음에는 공부를 오래 하는 것 자체를 힘들어해 아는 문제도 답이 맞는지 몇 번씩 확인하던 아이가 만성지구 수학과외를 시작했습니다. 숙제에서 모르는 문제가 여러 개 나온 날에도 선생님은 틀렸다고 바로 말하기보다 어느 부분에서 생각이 달라졌는지 차분히 함께 찾아주셨고, 무리하게 진도를 나가지 않았습니다. 요즘은 수업 전후로 궁금했던 내용을 먼저 꺼내 말하는 모습이 보여 성적보다 반가운 변화를 느낍니다.

★★★★☆학부모 후기

처음 만성지구에서 수학 과외를 시작했을 때는 집중이 금방 흐트러져 모르는 문제도 답지부터 찾곤 했습니다. 선생님은 틀렸다고 바로 말하지 않고 제가 어느 부분에서 생각을 달리했는지 차분히 물으며 스스로 이어갈 시간을 주셨습니다. 요즘은 숙제하다 막힌 문제를 표시해 두었다가 수업에서 먼저 질문하는 일이 조금씩 늘었습니다.

★★★★★학부모 후기