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삼각함수의 주기 — 주기를 이용한 함수값 빠른 계산

큰 각을 그대로 계산하지 않고 함수의 주기만큼 줄이면 삼각함수의 값을 빠르게 구할 수 있습니다. 개신동과외 수업에서는 먼저 함수별 주기를 확인한 뒤, 기준 범위에 들어오도록 각을 정리합니다.

계산 기록에서 드러난 오류

학생은 다음 문제를 풀었습니다.

문제: sin _x0007_(13π/6)의 값을 구하여라.

처음 풀이에서는 13π/6에서 π를 빼서 7π/6으로 바꾸고,

sin(13π/6) = sin(7π/6) = -1/2

이라고 답했습니다. 그러나 사인 함수의 주기는 이므로, 같은 함수값을 유지하려면 의 정수배를 더하거나 빼야 합니다.

주기와 각의 이동

사인과 코사인은 다음 관계를 만족합니다.

sin(θ + 2π) = sin θ, cos(θ + 2π) = cos θ

따라서

13π/6 - 2π = π/6

이므로

sin(13π/6) = sin(π/6) = 1/2

입니다. π를 빼면 각은 바뀌지만 함수값이 보존된다고 볼 수 없습니다. 실제로 사인에서는 sin(θ + π) = -sin θ이므로 부호가 바뀝니다.

큰 음의 각 줄이기

이번에는 계산 방향이 반대인 문제를 살펴봅니다.

문제: cos(-17π/4)의 값을 구하여라.

코사인의 주기도 이므로 2π = 8π/4를 이용합니다.

-17π/4 + 8π/4 = -9π/4

-9π/4 + 8π/4 = -π/4

따라서

cos(-17π/4) = cos(-π/4) = cos(π/4) = √2/2

입니다. 코사인은 짝함수이므로 cos(-θ) = cos θ도 함께 사용할 수 있습니다.

함수별 주기 확인

  • sin θ, cos θ의 주기:
  • tan θ의 주기: π

예를 들어 tan(7π/6)에서는 탄젠트의 주기인 π를 빼서

tan(7π/6) = tan(π/6) = 1/√3

으로 계산할 수 있습니다. 같은 방식으로 모든 삼각함수에 동일한 주기를 적용해서는 안 됩니다.

계산 없이 같은 함수값 고르기

다음 각쌍 중 사인 함수값이 같은 것을 고릅니다.

  • π/6, 13π/6
  • π/6, 7π/6
  • π/4, 3π/4

①은 두 각의 차가 이므로 같은 함수값을 갖습니다. ②의 차는 π이어서 사인값의 부호가 반대가 되고, ③에서도 사인값은 각각 √2/2로 같지만 주기 이동만으로 설명되는 각쌍은 아닙니다.

큰 각을 만났을 때는 먼저 함수명을 확인하고, 해당 함수의 주기를 정수배로 빼거나 더한 뒤 기준각으로 옮기면 됩니다. 개신동고3수학과외에서도 이 순서를 고정해 부호 오류와 주기 혼동을 함께 줄일 수 있습니다.

개신동 고2수학과외 학부모 후기

수학 수행평가를 준비하던 밤, 아이가 맞힌 문제에서 손을 멈추더라고요. 그냥 넘어갈 줄 알았는데 풀이를 처음부터 다시 따라가면서 더 짧게 풀 수 있는지 옆에 적어 보고 있었습니다. 답이 맞았는지만 확인하던 모습과는 조금 달랐어요. 예전에는 결과만 보고 지나가서 풀이가 어떻게 됐는지는 거의 신경 쓰지 않았거든요. 개신동 수학과외 이야기를 나누며 집에서 지켜본 장면인데, 정답을 맞혔다는 사실보다 풀이를 비교하는 데 시간을 쓰는 게 눈에 띄었어요. 한 가지 방법으로 끝내지 않고 다른 순서로 풀어 보면서 어느 쪽이 덜 복잡한지도 살폈습니다. 이후 다른 유형의 독해 문제를 풀 때도 맞힌 문항을 그냥 넘기지 않았어요. 다시 볼 문제를 따로 정해 두고, 자기 풀이와 다른 풀이를 나란히 확인하더라고요. 채점만 하던 때와 달리 맞힌 문제에서도 비교할 부분을 찾아보고 있었습니다.

★★★★★학부모 후기

수업 전 질문 표시를 확인하다가 아이가 확률 문제 옆에 그려 둔 작은 표를 보게 됐어요. 가능한 경우를 하나씩 나눠 적고, 겹치는 경우에는 직접 지운 흔적이 있더라고요. 답만 적어 둔 게 아니라 어떤 경우를 셌는지 눈에 보이게 정리해 놓았더군요. 개신동 수학과외 이야기를 나누던 때에도 이런 장면은 조금 새롭게 보이더라고요. 전에는 어려운 부분을 만나면 따로 표시하지 않고 다음 문제로 넘어가곤 했거든요. 그런데 오답이 많았던 단원을 다시 펼친 날에는 그 문제를 그냥 지나치지 않고 경우를 작은 표로 나누어 살펴보고 있었습니다. 특히 중복되는 항목을 찾아 지운 뒤, 빠진 경우가 없는지 표를 다시 들여다본 점이 기억에 남더라고요. 점검한 부분에는 그대로 확인한 흔적이 남아 있어서, 어디까지 살펴봤는지도 한눈에 보였어요.

★★★★☆학부모 후기

새 서술형 문제를 풀어 둔 종이를 보다가 눈에 들어온 건 정답이 아니라 풀이 중간의 작은 표시였어요. 아이가 여러 줄로 적힌 계산을 전부 고친 게 아니라, 처음 잘못 적은 식 하나에만 짧게 선을 그어 두었더라고요. 그 옆에는 다시 살펴볼 수 있도록 간단한 흔적도 남아 있었습니다. 예예전에는 막힌 부분이 생겨도 어디서부터 잘못됐는지 따로 드러내지 않고 넘어가는 경우가 많았거든요. 그런데 새 문제집을 처음 꺼낸 날 자료를 정리할 때는 오답의 첫 오류만 네모 안에 넣어 두고, 고쳐야 할 자리를 분명하게 남겼어요. 개신동 수학과외 후기를 찾아보며 여러 자료를 챙기던 중이었는데, 문제 유형이 달라져도 같은 지점을 먼저 찾아 표시하는 모습이 보였습니다. 답을 다시 적기보다 틀린 식부터 짚어 둔 점이 기억에 남더라고요.

★★★★★학부모 후기

개신동에서 수학 과외를 다시 시작한 뒤, 아이가 숙제를 빨리 끝내려 하기보다 문제를 천천히 읽으려는 모습이 조금씩 보였습니다. 선생님은 수업 전에 지난 내용을 부담 없이 물어보고, 막히는 부분도 서두르지 않고 아이가 기억하는 데서부터 차분히 이어 주셨습니다. 시험기간에도 일정과 복습량을 조절해 주셔서 결과만 걱정하던 아이가 자신의 공부 과정을 돌아보며 선생님께 편하게 이야기하게 된 점이 가장 좋았습니다.

★★★★★학부모 후기

처음에는 풀이가 길어지면 질문도 못 한 채 포기하던 아이가 개신동 수학과외를 시작한 뒤 수업에서 틀린 문제를 다시 펼쳐보는 일이 생겼습니다. 선생님께서 학교 과제와 시험 일정을 살펴 그날 할 일과 다음에 볼 내용을 나눠 주시고, 모르는 부분도 편하게 말하도록 기다려 주셨습니다. 요즘은 수업에서 배운 내용을 부모에게 먼저 이야기하고 어려운 문제도 예전처럼 바로 피하지 않습니다.

★★★★★학부모 후기

수업을 마친 뒤 아이가 개신동에서 배운 내용을 먼저 꺼내 설명하는 모습이 조금씩 늘었습니다. 어려운 문제를 붙잡고 오래 고민하던 때에도 선생님은 질문을 재촉하지 않고 궁금했던 이유부터 들어주셨고, 시험 전 마지막 주말에는 생활에 맞춰 계획을 다시 조절해 주셨습니다. 숙제가 많을 때도 이제는 부담스럽다고 편하게 말하며 함께 양을 조정합니다.

★★★★☆학부모 후기