화명동 고2수학과외







부호표에서 빠진 도함수의 영점
화명동과외에서 학생의 풀이 기록을 검토하던 중, \(f'(x)=0\)의 근을 수직선에 표시하는 단계에서 \(x=1\)을 빠뜨린 오류가 발견되었다. 기록에는 \(x=-2,\,3\)만 표시되어 있어 감소구간을 한 번에 \((-2,3)\)으로 처리했다.
주어진 함수와 정확한 영점
다음과 같은 도함수를 생각하자.
\[ f'(x)=(x+2)(x-1)^2(x-3) \]
따라서 도함수의 영점은 \(x=-2,1,3\)이다. \(x=1\)은 중근이므로 이 점을 지나도 부호가 바뀌지 않지만, 부호표를 작성할 때는 반드시 구간을 나누어야 한다.
부호 변화와 증가·감소 구간
수직선에 영점을 모두 배치하기
각 구간에서 \(f'(x)\)의 부호를 확인하면 다음과 같다.
| 구간 | \(f'(x)\)의 부호 | 함수의 변화 |
|---|---|---|
| \((-\infty,-2)\) | + | 증가 |
| \((-2,1)\) | - | 감소 |
| \((1,3)\) | - | 감소 |
| \((3,\infty)\) | + | 증가 |
중근에서는 부호가 바뀌지 않는다
\(x=1\)의 양쪽에서 부호는 모두 음수이다. 그러므로 \(x=1\)은 증가와 감소가 바뀌는 극대·극소 경계점은 아니다. 다만 도함수의 영점이므로 풀이 과정에서는 \((-2,1)\), \((1,3)\)으로 나누어 확인해야 한다.
최대 구간으로 정리하면 감소구간은 \((-2,3)\)이고, 부호표를 기준으로 세분하면 \((-2,1)\), \((1,3)\)이다.
최초 오류만 수정한 결과
학생은 증가구간을 \((-\infty,-2)\), \((3,\infty)\)로 다시 표시하고, 감소구간 계산은 기존의 \((-2,3)\)을 유지했다. 최초 오류는 \(x=1\)을 누락한 것이므로, 이 수정은 계산 결과를 불필요하게 바꾸지 않으면서 빠진 경계점을 보완한 것이다.
단, 조건이 \(f'(x)\le 0\)인 범위를 묻는다면 답은 \([-2,3]\)이고, 도함수의 부호가 음수인 열린 구간을 묻는다면 \((-2,1)\cup(1,3)\)으로 적는다. 문제의 표현에 따라 경계점 포함 여부를 구분해야 한다.