






문장형 최적화 문제 모델링: 두 변수 오류를 하나의 함수로 바꾸기
최종 답을 다시 확인하는 순간, 처음 풀이의 문제가 드러났다. 직사각형의 가로를 \(x\), 세로를 \(y\)로 두고 넓이 \(xy\)를 그대로 미분하려 했지만, 변수 두 개가 남아 있어 미분할 함수가 완성되지 않았다. 학익지구과외에서는 이런 오류를 계산 실수보다 먼저 모델링의 문제로 점검한다.
오답의 출발점은 목적함수보다 조건식이었다
문제: 둘레가 \(40\text{ m}\)인 직사각형의 넓이의 최댓값을 구하여라.
처음 풀이에서는
\[ A=xy,\qquad 2x+2y=40 \]
까지 세운 뒤 \(A=xy\)를 미분하려 했다. 그러나 \(A\)가 \(x\)와 \(y\)의 함수로 남아 있으므로 이 상태에서는 한 변수 함수의 미분을 적용할 수 없다.
조건으로 변수를 하나 제거하기
둘레 조건에서
\[ x+y=20,\qquad y=20-x \]
를 얻는다. 따라서 넓이는
\[ A(x)=x(20-x)=-x^2+20x \]
가 된다. 직사각형의 변의 길이이므로 정의역은
\[ 0<x<20 \]
이다.
하나의 함수로 만든 뒤 최댓값을 확인하다
\[ A'(x)=-2x+20 \]
이므로
\[ A'(x)=0\Rightarrow x=10 \]
이다. 이때 \(y=20-10=10\)이고,
\[ A_{\max}=10\cdot10=100 \]
이다. 또한 \(A(x)\)는 아래로 열린 이차함수이므로 \(x=10\)에서 최댓값을 갖는다.
조건이 바뀐 문제에 적용하기
이번에는 넓이가 \(48\text{ m}^2\)인 직사각형의 둘레의 최솟값을 구해 보자.
\[ xy=48\Rightarrow y=\frac{48}{x},\qquad x>0 \]
둘레를 목적함수로 두면
\[ P(x)=2x+2y=2x+\frac{96}{x} \]
이다. 따라서
\[ P'(x)=2-\frac{96}{x^2} \]
이고,
\[ P'(x)=0\Rightarrow x^2=48\Rightarrow x=4\sqrt3 \]
이다. 이때 \(y=4\sqrt3\)이므로 정사각형이 되고, 최소 둘레는
\[ P_{\min}=16\sqrt3 \]
이다.
최종 검증: 구한 값이 질문과 맞는가
- 넓이를 묻는 첫 문제에서는 \(A=xy\)를 목적함수로 설정했다.
- 둘레 조건으로 \(y\)를 \(x\)에 대한 식으로 바꾸었다.
- 두 번째 문제에서는 넓이 조건으로 \(y=\frac{48}{x}\)를 만들었다.
- 변의 길이는 양수이므로 두 문제 모두 정의역 조건을 확인했다.
- 첫 문제의 답은 넓이 \(100\), 두 번째 문제의 답은 둘레 \(16\sqrt3\)로 질문과 일치한다.
문장형 최적화에서는 식을 세우는 것보다 무엇을 목적함수로 삼고, 조건식으로 어떻게 변수를 줄이는지가 핵심이다. 이 과정을 점검하는 대구과외식 학습에서는 계산 전 모델의 의미와 정의역부터 확인한다.
역으로 물었을 때도 설명할 수 있나요?
결론을 구하는 연습에 익숙해졌다면 그 결론이 나오려면 어떤 조건이 필요했는지 되짚어 보세요. 단, 어떤 성질의 역도 항상 참이라고 가정해서는 안 됩니다. 현재 배운 정리에서 어느 방향까지 성립하는지 수업 자료로 확인하며 질문할 부분을 남길 수 있습니다.
지난 단원을 다시 볼 시점 정하기
고2 진도가 진행되면서 이전 단원을 오래 펼치지 못했다면 대표 문제로 기억 상태를 확인해 보세요. 처음부터 전체를 재학습하기보다 설명 없이 시작할 수 있는 부분과 다시 확인할 부분을 나눕니다. 현재 진도에 영향을 주는 연결 개념을 먼저 복습 대상으로 삼을 수 있습니다.
현재 학습에서 함께 살펴볼 범위
고등 수학
현재 수강 과목과 시험 범위를 먼저 확인하고 개념, 식의 변형, 함수와 그래프, 문제 조건의 해석을 연결합니다. 선택 과목은 실제 이수 범위에 맞춰 준비하며 내신 답안과 모의고사 풀이 시간은 구분해 점검합니다.
고2 점검 기준
실제 수강하는 선택 과목과 학교 평가 범위를 확인합니다. 모든 학생에게 같은 선택 과목의 내용을 적용하지 않습니다.
수업 진행 예시
선택 과목: 변화율의 의미
미분을 배우는 과목을 수강한다면 f(x) = x³에서 f′(x) = 3x²를 구하고 x = 1에서의 순간변화율이 3임을 확인합니다. 계산 규칙을 적용하는 것과 그래프에서 변화율을 해석하는 것을 구분합니다.
선택 과목: 확률의 조건
확률을 배우는 과목을 수강한다면 공정한 주사위에서 짝수가 나올 확률을 3/6 = 1/2로 구합니다. 가능한 결과가 같은 가능성을 갖는다는 조건을 확인한 뒤 전체 경우와 해당 경우를 구분합니다.
위 내용은 지도 범위와 연습 방법을 설명하는 예시입니다. 학생이 이미 배운 내용과 현재 진도에 맞춰 적용하며, 모든 내용을 한 수업에서 진행하지 않습니다.
수업 진행 안내
상담 → 선생님 연결 → 첫 수업 → 정규 수업
학생의 학습 상황을 상담하고, 선생님과 수업 방식이 맞는지 확인한 뒤 시간·횟수·비용을 정합니다. 숙제 확인과 보호자 피드백은 학생별로 조율하며, 보강과 일정·선생님 변경이 가능합니다.
고등 과외 수업료
| 학교급 | 방문 수업 | 화상 수업 |
|---|---|---|
| 고등 | 33~50만 원 | 30~46만 원 |
회당 수업 시간에 따라 금액이 달라집니다. 주당 횟수와 회당 시간, 최종 월 수업료는 상담에서 정합니다.
주 1회부터 주 3회 이상까지 횟수를 조율할 수 있습니다. 같은 회당 시간으로 주 1회 진행할 경우, 위 주 2회 금액의 절반이 기준입니다.
수업 이용에 관한 자주 묻는 질문
수업 준비와 비용·보강에 관한 안내도 함께 확인해 주세요.