






두 곡선 사이의 넓이, 교점으로 적분구간 결정하기
학생의 풀이 기록에는 다음과 같은 문장이 남아 있었다.
“그래프에서 보기 좋은 점인 x=1과 x=3을 경계로 잡고 적분한다.”
겉보기에는 그래프를 읽어 적분구간을 정한 것처럼 보이지만, 두 곡선 사이의 넓이에서는 임의의 점이 아니라 두 그래프가 실제로 만나는 점이 경계가 되어야 한다. 이 기준을 익히는 과정은 대구과외에서 자주 다루는 적분의 핵심 점검 항목이기도 하다.
오류가 시작된 지점
문제는 포물선 y=x²과 직선 y=2x로 둘러싸인 넓이를 구하는 것이다. 두 함수의 교점을 구하면
x²=2x
x(x-2)=0
따라서 x=0, 2이다.
그러므로 적분구간은 [0, 2]가 되어야 한다. x=1은 두 그래프 사이에 놓인 한 점일 뿐이고, x=3은 두 곡선이 둘러싼 영역의 바깥쪽에 있다. 그래프에서 보기 좋다는 이유만으로 경계로 선택할 수 없다.
교정된 풀이와 넓이 계산
위아래 관계 확인
구간 [0, 2]에서 직선과 포물선의 차는
2x-x²=x(2-x)≥0
이므로 직선 y=2x가 위에 있고 포물선 y=x²가 아래에 있다.
정확한 적분식
따라서 넓이 A는
A=∫₀²(2x-x²)dx
=(x²-x³/3)₀²
=4-8/3=4/3
이다.
새 문제에 적용할 판단 기준
두 곡선 사이의 넓이를 구할 때는 다음 순서를 지킨다.
- 두 함수의 식을 같게 놓고 교점을 구한다.
- 교점의 x값을 오름차순으로 정렬해 적분구간을 정한다.
- 구간 안에서 위 함수와 아래 함수를 확인한다.
- 위 함수에서 아래 함수를 뺀 뒤 적분한다.
특히 교점이 두 개라면 그 두 x값이 자연스러운 경계가 된다. 교점이 아닌 임의의 점을 경계로 삼았다면 적분식 자체가 실제로 둘러싸인 영역을 나타내는지 다시 확인해야 한다.
최종 확인
이 문제의 두 교점은 x=0과 x=2이고, 해당 구간에서 직선이 포물선보다 위에 있다. 따라서 넓이는
4/3
이다. 교점으로 적분구간을 결정하고, 위아래 관계까지 확인했다면 같은 유형의 새로운 문제에서도 올바른 넓이 식을 세울 수 있다.