






지수부등식에서 매개변수 밑에 따른 경우 나누기
인명여자고등학교 학생의 풀이에서 가장 먼저 발견된 오류는 밑의 범위를 나누지 않고 같은 부등호 방향을 적용한 점이었다. 관교동과외 수업에서는 계산보다 먼저 밑이 1보다 큰지, 0과 1 사이인지, 1인지 확인하도록 지도한다.
한 줄의 부등식에서 드러난 문제
다음 부등식을 매개변수 a의 값에 따라 풀어 보자.
ax > a2
학생 풀이 기록
양변의 밑이 같으므로 지수만 비교하면 된다.
x > 2
계산 자체는 간단하지만, 이 결론은 밑의 조건에 따라 달라진다. 지수함수의 증가·감소 여부를 확인하지 않았기 때문이다.
밑의 세 범위를 먼저 분류하기
1. a>1인 경우
밑이 1보다 크면 함수 y=ax는 증가한다. 따라서 부등호 방향이 유지되어
x>2
가 해가 된다.
2. 0<a<1인 경우
밑이 0과 1 사이이면 지수함수는 감소한다. 따라서 지수를 비교할 때 부등호 방향이 바뀐다.
x<2
3. a=1인 경우
1x>12는 1>1이므로 거짓이다. 따라서 해가 없다.
또한 지수함수의 밑은 양수여야 하므로 a≤0인 경우에는 일반적인 실수 지수식으로 정의되지 않는다.
교정된 결론과 새 문제 적용
따라서 전체 결과는 다음과 같다.
| 매개변수 조건 | 해 |
|---|---|
| a>1 | x>2 |
| 0<a<1 | x<2 |
| a=1 | 해 없음 |
| a≤0 | 실수 지수식으로 정의되지 않음 |
변형 문제 확인
이번에는 a2x-1≤a3을 보자.
- a>1이면 2x−1≤3이므로 x≤2
- 0<a<1이면 2x−1≥3이므로 x≥2
- a=1이면 1≤1이 항상 참이므로 모든 실수 x
- a≤0이면 실수 지수식으로 정의되지 않는다
최종 검증에서는 밑의 범위, 부등호 방향, a=1일 때의 항등식 여부를 순서대로 확인해야 한다. 이 세 단계를 빠뜨리지 않는 것이 매개변수 지수부등식의 핵심이다.