도화지구 고2수학과외







검증 장면에서 거꾸로 찾은 실수
학생은 도화과외 수업에서 방정식의 실근 개수를 판별식으로만 확인한 뒤, 그래프의 접선 조건을 설명하지 못했다. 문제는 함수 \(f(x)=x^3-3x+2\)와 수평선 \(y=k\)가 만나는 점이 중복될 때의 \(k\)를 구하는 것이었다.
그래프와 중근의 연결
방정식 \(f(x)-k=0\)이 어떤 \(x=a\)에서 중근을 가지려면 그래프 \(y=f(x)\)가 \(y=k\)에 접해야 한다. 따라서 다음 두 조건을 동시에 만족해야 한다.
\[ f(a)=k,\qquad f'(a)=0 \]
도함수는
\[ f'(x)=3x^2-3=3(x-1)(x+1) \]
이므로 \(a=1\) 또는 \(a=-1\)이다.
학생 풀이 기록과 교정
판별식만 사용한 풀이
학생은 \(f(x)-k=x^3-3x+2-k\)의 판별식을 계산해 중근 조건을 찾으려 했다. 이 방법은 결과를 얻을 수 있지만, 중근이 그래프에서 접점이라는 핵심 의미를 보여 주지 못한다. 또한 삼차방정식의 판별식 계산은 조건을 해석하는 과정이 길어질 수 있다.
접점의 함수값 계산
\(a=1\)일 때
\[ k=f(1)=1-3+2=0 \]
\(a=-1\)일 때
\[ k=f(-1)=-1+3+2=4 \]
따라서 가능한 값은 \(\boxed{k=0,4}\)이다.
두 풀이의 결과 확인
\(k=0\)이면
\[ f(x)=x^3-3x+2=(x-1)^2(x+2) \]
이므로 \(x=1\)에서 중근이 생긴다.
\(k=4\)이면
\[ f(x)-4=x^3-3x-2=(x+1)^2(x-2) \]
이므로 \(x=-1\)에서 중근이 생긴다.
즉 \(y=0\)과 \(y=4\)는 각각 그래프 \(y=f(x)\)의 극점에서 접하는 수평선이다. 최종 답은 \(\boxed{k=0,4}\)이며, 핵심 판단 기준은 \(f(a)=k\)와 \(f'(a)=0\)을 함께 사용하는 것이다.