






함수의 극한, 좌우극한이 다르면 왜 존재하지 않을까?
온천동과외에서 함수의 극한을 지도할 때 자주 확인하는 부분은 경계점에서 왼쪽과 오른쪽의 값을 따로 살피는 습관입니다. 한쪽 계산만 맞았다고 해서 전체 극한이 정해지는 것은 아닙니다.
표에서 드러나는 경계점의 차이
| x가 1보다 작을 때 | x가 1보다 클 때 |
|---|---|
| f(x)=x+2 | f(x)=4-x |
다음 조각함수를 보자.
f(x)=x+2 (x<1), 4-x (x>1)
왼쪽에서 다가가는 값
x가 1보다 작은 상태에서 1에 가까워지면 f(x)=x+2를 사용한다.
limx→1⁻ f(x)=1+2=3
오른쪽에서 다가가는 값
x가 1보다 큰 상태에서 1에 가까워지면 f(x)=4-x를 사용한다.
limx→1⁺ f(x)=4-1=3
두 값이 모두 3이므로 좌우극한이 일치한다. 따라서
limx→1 f(x)=3
같은 방식으로 보이면 안 되는 반례
이번에는
g(x)=x+2 (x<1), 5-x (x>1)
일 때를 확인한다.
- limx→1⁻ g(x)=1+2=3
- limx→1⁺ g(x)=5-1=4
왼쪽극한은 3, 오른쪽극한은 4로 서로 다르다. 그러므로 limx→1 g(x)는 존재하지 않는다.
오답이 생기는 지점
오른쪽 식만 계산해 4를 얻은 뒤 전체 극한이 4라고 결론 내리면 안 된다. 전체 극한은 좌우극한이 모두 존재하고 그 값까지 같을 때만 정할 수 있다.
최종 점검
경계점에서 조각함수를 만났다면 다음 순서로 확인한다.
- x가 경계점의 왼쪽에서 다가갈 때의 식을 계산한다.
- x가 오른쪽에서 다가갈 때의 식을 계산한다.
- 두 결과가 같은지 비교한다.
- 같으면 전체 극한을 그 값으로 정하고, 다르면 극한이 존재하지 않는다고 판단한다.
부산고3수학과외에서도 이 비교 과정을 생략하지 않도록 표나 간단한 수직선 그림으로 좌우 방향을 먼저 표시하면 실수를 줄일 수 있다.