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지수함수의 평행이동, 그래프 가족의 이동량 비교

세 그래프가 모양이 비슷하다는 이유만으로 이동량이 같다고 판단한 풀이가 있었다. 하지만 같은 밑을 가진 지수함수는 평행이동의 위치를 식과 좌표로 구분해야 한다. 청수지구과외에서는 그래프의 인상보다 공통 기준을 사용해 이동량을 비교한다.

오류가 시작된 장면

다음 세 함수의 그래프를 비교하자.

\(y=2^{x-1}+2\),  \(y=2^{x+2}+2\),  \(y=2^{x-3}+2\)

세 그래프는 모두 밑이 2인 지수함수이고 점근선은 \(y=2\)이다. 학생은 그래프의 모양이 같아 보인다는 이유로 세 함수의 수평이동량이 같다고 판단했다.

점근선에서 기준을 세우기

기본 함수 \(y=2^x\)를 오른쪽으로 \(h\), 위로 \(2\)만큼 이동하면

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

가 된다. 따라서 각 함수의 수평이동량은 지수의 \(x-h\)에서 확인할 수 있다.

  • \(y=2^{x-1}+2\): 오른쪽으로 \(1\)
  • \(y=2^{x+2}+2=2^{x-(-2)}+2\): 왼쪽으로 \(2\)
  • \(y=2^{x-3}+2\): 오른쪽으로 \(3\)

같은 함수값으로 다시 비교하기

점근선 \(y=2\)에서 같은 높이만큼 떨어진 함수값 \(y=10\)을 기준으로 삼는다.

\[ 2^{x-h}+2=10 \quad\Rightarrow\quad 2^{x-h}=8=2^3 \quad\Rightarrow\quad x=h+3 \]

함수\(y=10\)일 때의 \(x\)이동 방향과 크기
\(y=2^{x-1}+2\)\(x=4\)오른쪽 1
\(y=2^{x+2}+2\)\(x=1\)왼쪽 2
\(y=2^{x-3}+2\)\(x=6\)오른쪽 3

따라서 수평 위치는 왼쪽에서부터 \(y=2^{x+2}+2\), \(y=2^{x-1}+2\), \(y=2^{x-3}+2\) 순서이고, 가장 오른쪽으로 이동한 그래프는 \(y=2^{x-3}+2\)이다.

기호가 바뀐 재구성

이번에는 다음 세 함수를 비교한다.

\(y=3^{x+1}-4\),  \(y=3^{x-2}-4\),  \(y=3^{x+4}-4\)

기본 함수 \(y=3^x\)에 대해 수평이동량은 각각 \(-1, 2, -4\)이다. 따라서 가장 오른쪽으로 이동한 그래프는 \(y=3^{x-2}-4\)이다. 식의 \(x\)에 붙은 부호를 반대로 해석해야 하므로, \(x+4\)는 왼쪽 4만큼의 이동을 뜻한다.

최종 확인

같은 모양의 지수함수 그래프를 비교할 때는 다음 순서를 지키면 된다.

  1. 점근선을 확인한다.
  2. 식을 \(y=a^{x-h}+k\) 꼴로 정리한다.
  3. 수평이동량 \(h\)를 읽는다.
  4. 필요하면 점근선에서 같은 높이의 함수값을 정해 \(x\)좌표를 비교한다.

그래프가 비슷하게 보인다는 사실은 이동량이 같다는 근거가 아니다. 점근선과 공통 함수값을 기준으로 좌표를 비교해야 정확한 순서를 정할 수 있다.

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청수지구 고2수학과외 수업 후기

새 단원 진도를 나간 첫 주였는데, 아이가 맞힌 문제를 그냥 넘기지 않고 다시 들여다보더라고요. 답이 맞았는지만 확인하는 줄 알았는데, 풀이 과정을 따라가면서 더 짧게 풀 수 있는지 다른 방법도 가능한지 비교하고 있었어요. 청수지구 수학과외 이야기를 나누던 중에도 이런 장면이 떠올라서 예전과 참 달라졌다는 생각이 들었습니다. 전에는 복습할 때 자기 풀이보다 정답이나 해설부터 펼치는 경우가 많았거든요. 그런데 이번엔 이미 맞힌 문제인데도 자신의 풀이를 먼저 다시 살펴보고, 다른 풀이와 어느 부분이 다른지 확인했어요. 새 모의고사 문제를 읽던 오후에도 같은 식으로 맞힌 문항의 풀이를 비교했고, 나중에 다시 펼쳤을 때 바로 이어서 볼 수 있게 보던 위치까지 남겨두었더라고요.

★★★★☆수업 후기

아이가 다음 일정에 볼 부분을 정리하다가, 답은 맞았는데 검산을 못 한 문제만 따로 접어 두더라고요. 새 수학 노트로 옮겨 적은 날이었어요. 맞았으니 그냥 넘어갈 줄 알았는데 손이 한 번 더 가는 게 의외였어요. 전에는 다시 확인할 문제를 표시해 두지 않아서 노트를 펼치면 앞에서부터 전부 찾아야 했거든요. 청수지구 수학과외를 알아보며 여러 가지를 살펴보던 때보다, 집에서 노트를 쓰는 장면이 더 또렷하게 보였어요. 표시 하나로 어디를 다시 봐야 하는지 구분해 둔 모습이었습니다. 학교 숙제를 끝낸 뒤에는 검산이 필요한 문제만 골라 표시해 놓았고, 확인하지 못한 부분도 따로 눈에 띄게 해 두었어요. 답이 맞았는지보다 검산을 했는지를 나눠서 보고 있더라고요.

★★★★☆수업 후기

선생님은 무리하게 진도를 재촉하지 않고 복습할 부분과 다음 일정을 함께 조절해 주셨고, 그 뒤로는 어려운 문제를 붙잡고만 있지 않게 되었습니다. 수행평가가 겹쳐 숙제가 평소보다 많이 남은 날에도 아이는 청수지구 수학 수업에서 배운 순서대로 할 수 있는 문제부터 정리해 보았습니다. 요즘은 수업에서 배운 내용을 집에서 먼저 이야기하는 모습도 보여 부모로서 안심이 됩니다.

★★★★★수업 후기

학부모가 옆에서 지켜본 주말 한 과목 공부가 예상보다 길어진 날, 틀린 문제를 다시 대하는 장면. 평소에는 시험이 가까워지면 마음이 급해져 선생님 설명을 듣고도 이해했다고 바로 대답하는 편이었습니다. 처음에는 익숙한 공부 방식이 쉽게 바뀌지 않았습니다. 수업 중에는 필요한 순간에는 부담을 느끼는 부분은 부모와도 공유해 학습량을 무리하게 늘리지 않았습니다 무리하게 다음 단계로 넘기지 않는 데 초점을 뒀습니다. 집에서 살펴보면 맞힌 문제도 풀이가 괜찮았는지 다시 보는 태도가 조금씩 생겼습니다 성적보다 먼저 이런 변화가 보였다는 점이 좋았습니다. 학부모 관점에서 지켜본 실제 변화라 앞으로의 공부 과정도 차분히 지켜보고 싶습니다.

★★★★★수업 후기

방학 첫 주, 청수지구 집에서 아이와 공부 계획을 세우는데 학원 일정과 생활 리듬이 자꾸 맞지 않았습니다. 선생님은 진도를 무리하게 밀기보다 남는 시간에 복습과 오답을 챙기고, 집중이 끊겨도 설명을 다시 들은 뒤 직접 풀어 보게 했습니다. 학교 일정이 바뀌어도 계획을 편하게 조정할 수 있었고, 아이도 예전처럼 쉽게 포기하지 않고 한 번 더 시도했습니다.

★★★★★수업 후기

학생별 1:1 수업 안내

수업은 학생별 1:1로 진행하며, 현재 학습 상태와 목표에 따라 수업 내용을 달리합니다.