도화동 고2수학과외







해의 개수가 달라지는 경계부터 확인하기
마지막 검산에서 매개변수에 따라 해가 0개, 1개, 2개로 바뀐다는 사실을 확인했다. 핵심은 계산 과정이 아니라 두 그래프가 처음 만나거나 접하는 경계값을 찾는 일이었다.
하나의 식에서 출발한 역추적
다음 지수방정식을 생각하자.
2x - x = a
이를 그래프로 나타내면 y = 2x - x와 y = a의 교점 개수를 묻는 문제다. 함수 f(x)=2x-x는 모든 실수 x에서 정의된다.
최솟값과 접점
미분하면
f′(x)=(ln 2)2x-1
이므로 f′(x)=0인 점은
2x=1/ln 2, x=log2(1/ln 2)
이다. f′의 부호가 음수에서 양수로 바뀌므로 이 점에서 최솟값을 갖는다.
최솟값은
m = 1/ln 2 - log2(1/ln 2)
이다.
매개변수 범위별 해의 개수
| 조건 | 수평선 y=a와의 관계 | 실근의 개수 |
|---|---|---|
| a < m | 최솟값보다 아래 | 0개 |
| a = m | 그래프에 접함 | 1개 |
| a > m | 그래프와 두 곳에서 만남 | 2개 |
판단을 새 문제에 옮기는 방법
처음 풀이에서 모든 a에 대해 해가 존재한다고 가정한 것은 잘못이었다. 지수함수의 치역만 보는 대신, f(x)=2x-x의 최솟값과 y=a의 상대적 위치를 비교해야 한다.
따라서 도화동과외에서 이 유형을 다룰 때도 먼저 함수의 정의역과 최솟값, 최댓값을 확인한 뒤 접점이 생기는 경계값을 기준으로 경우를 나누는 습관이 중요하다.