신평동 고2수학과외







극점의 위치와 높이를 함께 읽는 그래프 개형
시간 제한이 있는 첫 풀이에서 극대·극소의 위치는 맞았지만, 그래프의 높이를 임의로 그려 오답이 나왔다. 미분으로 찾은 것은 먼저 x좌표이며, 해당 점의 y좌표는 반드시 원함수에 대입해 확인해야 한다. 이런 과정을 신평동과외 수업에서 그래프 개형의 첫 판단 기준으로 정리했다.
도함수 부호로 극값 위치 찾기
함수 f(x)=x³−3x+a를 살펴보자. 여기서 a는 실수이다.
f′(x)=3x²−3=3(x−1)(x+1)
| 구간 | (−∞,−1) | (−1,1) | (1,∞) |
|---|---|---|---|
| f′(x)의 부호 | + | − | + |
따라서 x=−1에서 극대, x=1에서 극소가 나타난다. 하지만 이것만으로는 극점의 좌표가 완성되지 않는다.
원함수에 대입해 높이 계산하기
극대점의 y좌표는
f(−1)=−1+3+a=a+2
이므로 극대점은 (−1, a+2)이다.
극소점의 y좌표는
f(1)=1−3+a=a−2
이므로 극소점은 (1, a−2)이다.
따라서 a의 값이 달라지면 극점의 x좌표는 그대로지만 두 점의 높이는 함께 이동한다. 극대와 극소의 세로 차이는 항상
(a+2)−(a−2)=4
로 일정하다.
매개변수에 따른 개형 비교
a=0인 경우와 a=3인 경우
| 함수 | 극대점 | 극소점 |
|---|---|---|
| f(x)=x³−3x | (−1,2) | (1,−2) |
| f(x)=x³−3x+3 | (−1,5) | (1,1) |
두 그래프는 모양과 극점의 x좌표가 같고, a=3인 그래프가 전체적으로 3만큼 위로 이동한다. 따라서 극점의 위치만 표시한 뒤 높이를 임의로 정하면 매개변수의 영향을 반영하지 못한다.
오답을 막는 최종 확인
그래프를 그리기 전 다음 세 가지를 확인한다.
- 도함수의 부호변화로 극대·극소 여부를 판단한다.
- 극점의 x좌표를 원함수에 대입해 y좌표를 구한다.
- 매개변수가 있으면 극점의 높이가 어떻게 변하는지 비교한다.
이 문제에서 최종 극점은 (−1,a+2), (1,a−2)이며, 위치와 높이를 모두 표시해야 정확한 그래프 개형이 완성된다.