범어동 고2수학과외







“적분값은 이미 정해졌으니 미분하면 0”이라는 판단
학생의 풀이에는 F(x)=∫axf(t)dt를 상수로 본 흔적이 있었다. 그러나 이 식은 고정된 적분값이 아니라, 상한 x가 변할 때마다 누적되는 함수다. 따라서 적분값을 0으로 미분한 것이 계산 실수의 시작이 아니라, 함수의 구조를 잘못 해석한 것이 핵심 오류였다.
상한이 움직이면 누적량도 변한다
f가 연속이고 F(x)=∫axf(t)dt라면 미적분학의 기본정리에 의해
F′(x)=f(x)
가 성립한다. x가 a에서 x까지 움직일 때 새로 추가되는 아주 짧은 구간의 넓이가 순간변화율을 결정하므로, 결과는 적분 함수 f의 현재값이 된다.
상한이 간단한 함수로 바뀐 경우
이번에는 상한 자체가 x가 아닌 경우를 살펴보자.
G(x)=∫1x²+1(2t+3)dt
상한 x²+1을 먼저 미분하고, 적분 함수에 그 값을 대입한다.
G′(x)=(2(x²+1)+3)·2x=(2x²+5)·2x
따라서 G′(x)=4x³+10x이다. 상한이 g(x)일 때는 다음과 같이 정리할 수 있다.
자세히 말하면, 미분 결과는 f(g(x))g′(x)
보기를 고를 때의 검증 기준
- 상한이 x이면 f(x)가 포함되는가?
- 상한이 g(x)이면 g′(x)까지 곱했는가?
- 적분값 전체를 상수로 보고 0을 선택하지 않았는가?
예를 들어 F′(x)=0, F′(x)=f(x), F′(x)=f′(x)라는 보기가 있다면, 연속성 조건 아래 정답은 F′(x)=f(x)다. 정답률보다 상한의 변화와 미분의 관계를 먼저 확인하는 습관이 새 문제에서도 유지되는지가 중요하다.
대구과외에서 확인할 최종 풀이
마지막으로 처음 식으로 돌아가 검증한다. F(x)=∫axf(t)dt에서 x가 조금 증가하면 적분 구간의 끝부분에 f(x)만큼의 변화가 생긴다. 그러므로 변화율은 0이 아니라 f(x)이며, 이 결론은 범어동의 대구고3수학과외 수업에서 유사한 합성함수형 정적분 문제를 풀 때도 그대로 적용된다.