시지동 고등수학과외







시지동 고등수학과외에서는 이차방정식의 근을 구하는 데서 멈추지 않고, 근의 위치 조건과 그래프가 서로 맞는지 확인하는 연습을 진행한다. 대구과학고등학교와 동문고등학교 주변에서 공부하는 학생들도 이런 유형을 풀 때 계산보다 조건의 연결 과정에서 자주 흔들린다. 캐슬골드파크와 대구광역시립수성도서관 인근 학습 공간에서는 풀이를 말로 설명하며 첫 오류가 생긴 지점을 찾는다.
근의 위치를 그래프 조건으로 읽는 과정
학생에게 |x-3|<18이 제시되자 먼저 절댓값 부등식을 풀어 -15<x<21을 얻었다. 그런데 이 구간이 이차함수의 두 근과 어떤 관계를 갖는지는 확인하지 않은 채, 그래프가 구간 밖으로 이어진다는 이유로 근의 위치 판단을 반대로 적었다. 식을 푼 것과 근이 실제로 그 구간에 존재하는 것은 별개의 확인이 필요한데, 그 연결 고리가 빠진 순간이었다.
교정할 때는 그래프를 처음부터 복잡하게 그리지 않고, 구간의 끝점에서 함수값을 계산하게 했다. 예를 들어 f(x)=x²-19x+14라면
f(-15)=524, f(3)=-34, f(21)=56
이다. 양 끝점에서 함수값이 양수이고 중간의 x=3에서 음수가 되었으므로, 연속인 포물선은 (-15,3)과 (3,21)에서 각각 x축을 지나간다. 따라서 두 근이 -15<x<21 안에 있다는 판단이 그래프와 부호 변화로 함께 뒷받침된다. 단순히 절댓값 부등식의 답을 적는 대신, 그 답이 근의 위치 조건으로 어떻게 이어지는지를 표시하게 한 것이다.
후보해를 원식에 다시 넣어 보는 습관
학생은 위 식의 해를 근의 공식으로 계산해 (19±√305)/2를 얻었다. 이 값을 소수로만 적으면 계산 과정에서 부호가 바뀌었는지 알아채기 어렵다. 그래서 후보해를 원식에 그대로 대입하도록 했다. x²-19x+14에 두 값을 각각 넣으면 근의 공식에서 생긴 제곱근 항이 정리되어 0이 된다. 원식 재대입은 새 풀이를 만드는 과정이 아니라, 앞에서 세운 그래프 조건과 계산 결과가 같은 대상을 가리키는지 확인하는 절차다.
조건을 바꾼 문제에서 혼자 적용하기
다음에는 구간만 그대로 두고 식을 x²-21x+6=0으로 바꾸었다. 학생은 먼저 근을 계산하지 않고 g(0)=6, g(3)=-48, g(21)=6을 적었다. 이 부호 배열을 통해 한 근은 0과 3 사이, 다른 한 근은 3과 21 사이에 있다고 설명했다. 두 구간 모두 -15<x<21에 포함되므로, 바뀐 계수에서도 근의 위치 조건을 독립적으로 판단할 수 있었다.
마지막에는 후보해를 원식에 재대입했다. 해는 (21±√417)/2이고, 두 값을 식에 넣었을 때 각각 0이 되는지 확인했다. 이어 끝점 -15와 21에서 함수값이 모두 양수라는 점, 내부의 x=3에서 음수라는 점을 다시 대조했다. 계산 결과와 그래프의 교점 위치가 어긋나지 않는지 검산한 뒤에야 답을 확정했다.
자주 묻는 내용
절댓값 부등식을 풀면 근의 위치도 바로 결정되나요?
아니다. 얻은 구간과 실제 근의 위치가 맞는지 함수값이나 그래프로 확인해야 한다.
끝점의 함수값만 보면 충분한가요?
두 끝점의 부호가 같으면 근이 없거나 두 개일 수 있으므로, 내부 점의 부호나 꼭짓점 위치를 함께 살펴야 한다.
근의 공식으로 해를 구했는데 재대입이 필요한가요?
필요하다. 부호와 제곱근 정리 과정의 오류를 빠르게 발견할 수 있다.
그래프를 정확히 그려야 하나요?
정밀한 그림보다 끝점과 내부 점의 함수값을 이용해 x축과 만나는 구간을 설명하는 것이 목적이다.