부산 고1수학과외







부산 고1수학과외, 역함수의 존재 조건을 답의 검산으로 확인한 사례
역함수 식을 구했는데도 학생은 그 답을 바로 정답으로 받아들였다. 예를 들어 \(f(x)=x^2\)에서 \(y=x^2\)를 \(x=\sqrt y\)로 바꾼 뒤, 정의역이 모든 실수라는 조건을 놓친 것이다. 음수와 양수를 각각 입력하면 같은 함수값이 나오므로 이 함수는 실수 전체에서 일대일이 아니며 역함수가 존재하지 않는다.
식보다 먼저 확인한 것은 정의역이었다
학생은 역함수의 존재 여부를 판단할 때 계산 결과만 보지 않고, 함수가 일대일인지와 정의역이 제한되어 있는지를 먼저 적었다. \(x^2\)의 정의역이 \([0,\infty)\)로 제한되면 각 함수값에 대응하는 입력값이 하나로 정해지므로 역함수는 \(f^{-1}(x)=\sqrt{x}\)가 된다.
역함수 식을 만들 수 있다는 사실과 역함수가 실제로 존재한다는 사실은 같지 않다.
이 기준을 적용하자 학생은 특수한 입력값에서 우연히 식이 맞는지 확인하는 대신, 정의역 전체에서 입력값이 중복되는지 살피게 되었다. 계산과 존재 조건을 분리한 것이 핵심 교정이었다.
정의역을 바꾼 문제에서 기준을 옮기다
다음에는 \(f(x)=x^2\), 정의역 \( [-2,0] \)인 경우를 제시했다. 학생은 이 구간에서 함수가 일대일임을 판단하고 역함수를 \(f^{-1}(x)=-\sqrt{x}\)로 정리했다. 원래 함수의 치역이 \([0,4]\)이므로 역함수의 정의역도 \([0,4]\)라는 점까지 연결했다.
이번에는 숫자만 바꾼 것이 아니라 정의역의 방향과 역함수의 부호가 달라지는 상황을 제시했다. 학생은 이전 답을 외우지 않고, 제한된 정의역에서 대응이 하나씩 정해지는지를 기준으로 판단했다.
새 함수에 합성으로 최종 확인
마지막으로 \(g(x)=(x-2)^3+1\)의 역함수를 구하게 했다. 학생은 \(y=(x-2)^3+1\)에서 \(x=\sqrt[3]{y-1}+2\)를 얻은 뒤, \(g^{-1}(x)=\sqrt[3]{x-1}+2\)라고 정리했다.
이 답은 \(g(g^{-1}(x))=x\)가 되는지 합성하여 확인했다. 실제로
\[ g\left(\sqrt[3]{x-1}+2\right) =\left(\sqrt[3]{x-1}\right)^3+1=x \]
이므로 구한 식이 역함수 조건을 만족한다. 학생은 역함수의 존재를 식의 모양만으로 판단하지 않고, 정의역의 일대일 대응과 합성 결과까지 확인하는 방식으로 풀이를 마무리했다.