노변동 고2수학과외







정적분값과 넓이는 언제 같은가
최종 검증에서 다음 역문제를 확인했다. 함수 \(f(x)\)가 구간 \([1,4]\)에서 \(f(x)\ge 0\)이고 \(\int_1^4 f(x)\,dx=9\)라면, 그래프와 x축이 둘러싸는 넓이도 9이다. 이때 적분값에 다시 절댓값을 붙일 필요가 없다.
처음 답에서 생긴 오류
학생은 정적분으로 넓이를 구할 때 항상 \(\left|\int_a^b f(x)\,dx\right|\)를 사용했다. 하지만 넓이는 함수의 부호에 따라 판단해야 한다. 함수가 구간 전체에서 x축 위에 있으면 정적분값 자체가 넓이이다.
영점이 구간 끝에 있는 예
함수 \(f(x)=x-1\)의 구간 \([1,4]\)에서 x축과 그래프가 둘러싸는 넓이를 구해 보자.
이 구간에서는 \(x-1\ge0\)이므로
\[ \int_1^4(x-1)\,dx =\left[\frac{x^2}{2}-x\right]_1^4 =4-\left(-\frac12\right) =\frac92 \]
따라서 넓이는 \(\frac92\)이다. \(x=1\)에서만 x축과 만나고 이후에는 그래프가 x축 위에 있으므로 적분값과 넓이가 일치한다.
부호를 먼저 읽는 풀이
일반적으로 \(f(x)\ge0\)인 구간에서는
\[ \text{넓이}=\int_a^b f(x)\,dx \]
이고, \(f(x)\le0\)인 구간에서는
\[ \text{넓이}=-\int_a^b f(x)\,dx \]
이다. 함수가 구간 안에서 x축을 가로지르면 영점을 기준으로 구간을 나누어 각 부분의 넓이를 더해야 한다.
교정 전후 비교
교정 전: 부호 확인 없이 \(\left|\int_a^b f(x)\,dx\right|\)를 적용한다.
교정 후: 먼저 그래프가 x축 위인지 아래인지 확인하고, 필요한 경우에만 부호를 바꾸거나 구간을 나눈다.
노변동과외에서 정적분 문제를 점검할 때도 계산보다 먼저 함수의 부호와 영점의 위치를 표시하면 같은 오류를 줄일 수 있다.