






지수와 로그의 역관계, 그래프를 대칭시키는 정확한 기준
한 학생은 지수함수 \(y=2^x\)의 대표점 \((0,1)\), \((1,2)\), \((-1,\frac12)\)을 \(y=x\)에 대칭시켜 로그함수의 점을 얻었지만 그래프를 완성하지 못했습니다. 점만 옮기고 점근선의 대응을 확인하지 않았기 때문입니다.
대칭된 점과 점근선의 관계
대표점은 좌표를 서로 바꾼다
역함수의 그래프는 \(y=x\)에 대칭이므로 각 점 \((a,b)\)는 \((b,a)\)로 이동합니다.
- \((0,1)\rightarrow(1,0)\)
- \((1,2)\rightarrow(2,1)\)
- \((-1,\frac12)\rightarrow(\frac12,-1)\)
따라서 \(y=2^x\)의 역함수는 \(y=\log_2x\)이고, 정의역은 \(x>0\), 치역은 모든 실수입니다.
점근선도 함께 대응한다
지수함수 \(y=2^x\)의 수평점근선은 \(y=0\)입니다. 이를 \(y=x\)에 대칭시키면 수직선 \(x=0\)이 되며, 이는 \(y=\log_2x\)의 수직점근선입니다.
즉, 점만 대칭시키는 것이 아니라 다음 관계까지 확인해야 합니다.
| 지수함수 | 로그함수 |
|---|---|
| 수평점근선 \(y=0\) | 수직점근선 \(x=0\) |
| 정의역: 모든 실수 | 치역: 모든 실수 |
| 치역: \(y>0\) | 정의역: \(x>0\) |
그림으로 판단하는 새 문제
다음 중 \(y=3^x\)와 \(y=\log_3x\)의 관계를 올바르게 설명한 것을 고릅니다.
- 두 그래프는 \(y=0\)에 대해 대칭이다.
- 로그함수의 그래프는 지수함수의 그래프를 \(y=x\)에 대칭시킨 것이다.
- 두 그래프의 점근선은 모두 \(y=0\)이다.
- 로그함수의 정의역은 모든 실수이다.
정답은 2번입니다. \(y=3^x\)의 수평점근선 \(y=0\)은 대칭 후 \(x=0\)이 되고, 대표점 \((0,1)\), \((1,3)\)은 각각 \((1,0)\), \((3,1)\)로 바뀝니다.
오답을 가려내는 확인 순서
대칭축이 \(y=x\)인지 먼저 보고, 좌표를 \((x,y)\rightarrow(y,x)\)로 바꾼 뒤, 점근선까지 이동했는지 확인합니다. 이 세 단계를 통과하면 대칭된 그래프를 안정적으로 판단할 수 있습니다.
풀이의 최종 검증
그래프가 올바른지 확인하려면 다음 질문을 적용합니다.
- 대표점 \((1,0)\)과 \((3,1)\)을 지나는가?
- 그래프가 \(x=0\)에 가까워질 때 \(y\)가 무한히 작아지는가?
- 정의역이 \(x>0\)으로 제한되는가?
- 원래 지수함수와 \(y=x\)에 대해 서로 대칭인가?
부산북구과외에서 이 단원을 다룰 때도 정답 그림을 외우기보다 대표점, 대칭축, 점근선을 한 묶음으로 검증하면 새로운 지수·로그 그래프 문제에도 같은 판단을 적용할 수 있습니다.