연제구 고2수학과외







그래프의 반복 간격을 먼저 검증하기
그래프에서 같은 높이에 도달했다는 사실만으로 주기를 정할 수는 없다. 값뿐 아니라 움직이는 방향까지 같아지는 최소 양의 간격이어야 한다. 이 기준으로 보면 연제구과외에서 다루는 사인함수 그래프 문제도 오류 원인을 분명히 찾을 수 있다.
최종 확인 장면
함수 \(y=\sin 2x\)의 그래프에서 \(x=0\)과 \(x=\frac{\pi}{2}\)는 모두 \(y=0\)이다. 하지만 \(x=0\)에서는 그래프가 증가하고, \(x=\frac{\pi}{2}\)에서는 감소한다. 따라서 두 점은 같은 값이지만 같은 방향의 상태가 아니다.
한 주기 뒤인 \(x=\pi\)에서는 다시 \(y=0\)이고 증가 방향도 같으므로 주기는 \(\pi\)이다.
학생 풀이 기록에서 찾은 오류
학생은 영점 두 개 사이의 간격을 그대로 주기로 적었다.
\(0\)에서 \(\frac{\pi}{2}\)까지 그래프가 한 번 반복되므로 주기는 \(\frac{\pi}{2}\)이다.
그러나 \(0\)에서 \(\frac{\pi}{2}\)까지는 상승 후 하강하는 과정의 일부이며, 원래 함수값과 진행 방향이 동시에 되돌아오지 않는다. 영점 간격은 주기의 절반일 수 있지만, 항상 주기 자체는 아니다.
식에서 주기 복원하기
기본 함수 \(y=\sin x\)의 주기는 \(2\pi\)이다. \(y=\sin bx\)의 주기는
\[ T=\frac{2\pi}{|b|} \]
이므로 \(b=2\)를 대입하면
\[ T=\frac{2\pi}{2}=\pi \]
가 된다. 실제로 \(\sin(2(x+\pi))=\sin(2x+2\pi)=\sin 2x\)이므로 계산과 그래프 판정이 일치한다.
다른 그래프에도 적용하는 기준
같은 값보다 같은 상태를 확인하기
최대점과 다음 최대점, 최소점과 다음 최소점은 값과 방향이 반복되므로 주기를 바로 읽을 수 있다. 반면 인접한 영점은 방향이 번갈아 바뀔 수 있으므로 간격을 그대로 사용하면 안 된다.
검산 질문
- 두 점의 함수값이 같은가?
- 두 점에서 그래프가 증가 또는 감소하는 방향도 같은가?
- 그보다 작은 양의 간격에서 전체 모양이 반복되지 않는가?
이 세 가지를 확인하면 \(y=\sin 2x\)처럼 그래프가 압축된 경우에도 영점 간격과 주기를 혼동하지 않을 수 있다. 지역 학습 상담에서 이 단원을 복습할 때도 먼저 식의 계수와 그래프의 방향을 함께 확인하는 것이 안전하다.