학익동 고2수학과외







로그함수 그래프에서 시작된 좌표 오류
학생은 \(y=\log_2 x\)의 점 \((1,0)\), \((2,1)\), \((4,2)\)를 이용해 지수함수 그래프를 그리면서 x좌표를 그대로 유지했다. 그 결과 \((1,2)\), \((2,4)\)처럼 잘못된 점을 표시했다.
한 식에서 확인하는 대칭 관계
로그함수와 그 역함수는
\[ y=\log_2 x \quad\Longleftrightarrow\quad y=2^x \]
의 관계이다. 역함수의 그래프는 원래 그래프를 직선 \(y=x\)에 대칭 이동한 것이므로 각 점의 좌표를 반드시 교환해야 한다.
| 로그함수의 점 | 좌표 교환 | 지수함수의 점 |
|---|---|---|
| (1, 0) | (0, 1) | (0, 1) |
| (2, 1) | (1, 2) | (1, 2) |
| (4, 2) | (2, 4) | (2, 4) |
교정 전후 풀이 비교
잘못된 풀이
로그함수의 점 \((2,1)\)에서 x좌표 2를 유지하고 지수함수의 점을 \((2,4)\)로 잡았다. 이 점은 실제로 지수함수 위에 놓이지만, 로그함수의 점을 역함수 점으로 옮기는 과정에서는 좌표를 교환했다는 설명이 빠져 있다.
바른 풀이
\((2,1)\)을 \(y=x\)에 대칭시키면 \((1,2)\)가 된다. 실제로 \(y=2^x\)에 \(x=1\)을 대입하면 \(y=2\)이므로 \((1,2)\)가 정확하다.
따라서 로그함수의 점 \((a,b)\)는 역함수인 지수함수에서 \((b,a)\)로 바뀐다. 같은 x좌표를 유지하면 두 그래프의 대칭 관계를 확인할 수 없다.
최종 검증
로그함수의 정의역은 \(x>0\), 지수함수의 정의역은 모든 실수이다. 위에서 얻은 지수함수의 점 \((0,1)\), \((1,2)\), \((2,4)\)는 모두 \(y=2^x\)를 만족한다.
이처럼 좌표를 교환한 점들이 직선 \(y=x\)을 기준으로 대칭인지 확인하면 역함수 그래프의 점을 올바르게 판단할 수 있다. 학익동과외에서는 계산 결과뿐 아니라 좌표 교환과 대칭 조건을 함께 검증하도록 풀이를 정리한다.