청천동 고2수학과외







잘못 표시된 중심선부터 찾기
최종 검증에서 그래프 세 개를 비교하던 중, 중심선이 x축에 그려진 그래프가 오답으로 확인되었다. 주어진 함수가 \(y=2\sin x+3\)이라면 그래프는 위아래로 진동하지만, 기준이 되는 선은 \(y=0\)이 아니다.
최대·최소에서 중심선 복원하기
함수의 최댓값과 최솟값을 먼저 확인한다.
| 항목 | 값 |
|---|---|
| 최댓값 | 5 |
| 최솟값 | 1 |
| 중심선 | \(\frac{5+1}{2}=3\) |
| 진폭 | \(\frac{5-1}{2}=2\) |
따라서 중심선은 \(y=3\)이고, 그래프는 중심선에서 위로 2, 아래로 2만큼 움직인다. 즉 최댓값은 \(3+2=5\), 최솟값은 \(3-2=1\)이다.
최초 오류의 원인
처음 풀이에서는 \(y=2\sin x+3\)에서 \(2\sin x\)의 그래프만 기준으로 생각하여 중심선을 \(x\)축으로 고정했다. 그러나 \(+3\)은 모든 함수값을 3만큼 위로 이동시키므로 중심선도 함께 올라가야 한다.
올바른 순서는 \(y=3\)을 먼저 그린 뒤, 그 선을 기준으로 진폭 2만큼 위아래에 그래프를 배치하는 것이다.
한 식으로 다시 확인하는 그래프
수직이동 전후 비교
| 함수 | 중심선 | 최댓값 | 최솟값 |
|---|---|---|---|
| \(y=2\sin x\) | \(y=0\) | 2 | -2 |
| \(y=2\sin x+3\) | \(y=3\) | 5 | 1 |
수직이동량은 \(3\)이므로 최대·최소도 각각 3씩 증가한다. 그래프가 \(x\)축을 중심으로 진동한다고 판단하면 최솟값을 \(-2\)로 보게 되므로 주어진 그래프의 범위 \(1\le y\le5\)와 맞지 않는다.
청천동과외에서의 적용
청천동과외 수업에서는 그래프를 그리기 전에 최대·최소의 평균을 계산하게 하면 중심선을 안정적으로 복원할 수 있다. 일반적으로 최댓값을 \(M\), 최솟값을 \(m\)이라 하면 중심선은
\[ y=\frac{M+m}{2} \]
이다. 중심선을 먼저 정한 뒤 진폭을 적용하면 수직이동된 사인함수의 그래프를 x축에 잘못 맞추는 실수를 줄일 수 있다.
역문제 최종 확인
다음 조건을 만족하는 그래프를 고른다.
- 중심선이 \(y=3\)이다.
- 최댓값이 \(5\)이다.
- 최솟값이 \(1\)이다.
- 중심선에서 위아래로 같은 거리만큼 떨어진다.
따라서 중심선이 \(x\)축인 그래프는 제외하고, \(y=3\)을 기준으로 진폭 2를 갖는 그래프를 선택해야 한다. 이 검증을 통과하면 수직이동과 중심선에 관한 풀이가 일치한다.