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용정동 고2수학과외

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그래프가 맞는데도 오답이 된 이유

학생은 \(y=\cos x\)의 그래프를 그린 뒤, 사인함수와는 모양이 다르므로 평행이동으로 연결할 수 없다고 판단했다. 그러나 두 함수는 대표점의 위치를 비교하면 같은 곡선을 다른 방식으로 나타낸 것이다.

대표점에서 시작하는 위상 비교

x\(y=\sin x\)\(y=\cos x\)
001
\(\frac{\pi}{2}\)10
\(\pi\)0-1
\(\frac{3\pi}{2}\)-10

사인그래프를 왼쪽으로 \(\frac{\pi}{2}\)만큼 옮기면

\[ y=\sin\left(x+\frac{\pi}{2}\right)=\cos x \]

가 된다. 따라서 코사인그래프는 사인그래프와 모양이 다른 것이 아니라, 위상이 \(\frac{\pi}{2}\)만큼 이동한 그래프이다.

한 식으로 확인하는 그래프 이동

이동 방향을 부호로 판단하기

일반적으로 \(y=f(x-a)\)는 오른쪽으로 \(a\)만큼, \(y=f(x+a)\)는 왼쪽으로 \(a\)만큼 이동한다. 그러므로

\[ y=\sin\left(x+\frac{\pi}{2}\right) \]

는 \(y=\sin x\)를 왼쪽으로 \(\frac{\pi}{2}\)만큼 이동한 식이다.

반대 방향의 표현도 확인하기

반대로 사인함수는 코사인함수를 오른쪽으로 \(\frac{\pi}{2}\)만큼 옮긴 형태이다.

\[ \sin x=\cos\left(x-\frac{\pi}{2}\right) \]

두 식은 모든 실수 \(x\)에서 성립하므로, 두 그래프는 평행이동으로 완전히 겹친다.

다른 그래프를 만드는 문제에 적용

문제: \(y=\cos x\)의 그래프만 주어졌을 때 \(y=\sin x\)의 그래프를 나타내는 식을 구하여라.

코사인그래프를 오른쪽으로 \(\frac{\pi}{2}\)만큼 이동하면 사인그래프가 되므로 정답은

\[ y=\cos\left(x-\frac{\pi}{2}\right) \]

이다. 용정동과외에서 이 유형을 다룰 때도 먼저 \(x=0,\frac{\pi}{2},\pi\)에서의 함수값을 비교하면 이동 방향을 안정적으로 결정할 수 있다.

최종 검증

  • \(x=0\)일 때 \(\cos(-\frac{\pi}{2})=0=\sin0\)
  • \(x=\frac{\pi}{2}\)일 때 \(\cos0=1=\sin\frac{\pi}{2}\)
  • \(x=\pi\)일 때 \(\cos\frac{\pi}{2}=0=\sin\pi\)

대표점이 모두 일치하므로 \(y=\sin x\)와 \(y=\cos(x-\frac{\pi}{2})\)는 동일한 그래프이다.

용정동 고2수학과외 학부모 후기

서술형 숙제를 보다가 아이가 긴 조건을 잠시 베껴 쓰지 않고, 식 옆에 필요한 말만 짧게 적어 둔 게 먼저 보이더라고요. 어디를 확인했는지도 옆에 간단히 표시해 두었더라고요. 용정동 수학과외 이야기를 나누던 때라서 그런지 수학 문제를 적는 방식이 눈에 띄었습니다. 월요일 아침 가방을 챙길 때는 문제 조건을 자기 말로 줄여 쓴 메모가 문제집 사이에서 나왔어요. 예전에는 틀린 부분을 찾아도 그 앞뒤 과정을 이어서 살펴보는 모습이 없었는데, 이번에는 조건을 필요한 내용으로 나눈 뒤 식 가까이에 붙여 두고 확인한 곳까지 짧게 남겨 두었어요. 긴 문장을 그대로 옮기지 않고 계산에 필요한 부분만 골라 적은 점이 보였습니다.

★★★★★학부모 후기

빈칸 문제를 풀다가 답을 확인하는 대신, 원래 시험지에 틀린 이유를 짧게 적어두더라고요. 그 부분만 다시 살펴보고 다른 내용까지 덧붙이지 않는 모습이 의외로 눈에 띄었어요. 예전에는 문제를 다 푼 뒤 따로 확인할 흔적을 남기지 않아서, 나중에 어디를 봐야 할지 알기 어려웠거든요. 용정동 수학과외를 알아보던 중 집에서 시험지를 파일에 넣는 모습을 봤는데, 그냥 지나치지 않고 틀린 문제마다 유형별 자료를 새로 만들지는 않았어요. 대신 시험지 원본에 이유만 간단히 적어두고, 다시 볼 곳을 바로 찾을 수 있게 해놨더라고요. 예전처럼 공부가 끝났다는 표시만 남기는 게 아니라, 틀린 지점에 짧은 메모가 남아 있었습니다.

★★★★☆학부모 후기

주말 오전이면 수학 숙제를 시작하기까지 한참 망설이던 아이가 요즘은 용정동 수업에서 배운 순서대로 먼저 문제를 살펴봅니다. 선생님은 시험 일주일 전에도 아이가 틀린 모습을 부담스러워하지 않도록 편하게 대화해 주시고, 막히면 바로 답을 주기보다 다른 표현으로 다시 설명한 뒤 스스로 생각할 시간을 기다려 주셨습니다. 집에서 숙제를 펼치는 시간이 조금씩 빨라진 것만으로도 좋게 느껴집니다.

★★★★☆학부모 후기

용정동에서 수학 과외를 시작한 뒤에도 아이는 수업 전이면 괜히 긴장해 질문할 문제를 미리 정리하지 못했습니다. 시험 전날 복습할 내용을 고를 때 선생님이 사소한 질문도 왜 궁금했는지부터 들어 주고, 그날 할 일과 다음에 볼 내용을 나눠 주시는 모습이 기억에 남았습니다. 숙제가 많다고 느낄 때도 이제는 먼저 말할 수 있어 조금씩 편해지는 변화를 느낍니다.

★★★★★학부모 후기

용정동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 평소라면 넘겼을 어려운 문제도 틀린 풀이를 다시 보려는 모습도 조금씩 생겼습니다. 시험 범위를 처음 받은 날에는 집중이 흐트러질 때 선생님이 설명만 반복하지 않고 다른 문제로 바꿔 주셨고, 아이가 스스로 생각할 시간도 기다려 주셨습니다. 계획을 자주 미루고 답을 계속 확인하던 아이가 요즘은 수학을 시작하는 부담이 조금 줄었다고 말해 작은 변화가 반갑습니다.

★★★★★학부모 후기