남천동 고2수학과외







값이 같아 보였던 두 정적분의 함정
최종 확인에서 다음 두 식을 비교해 보자.
∫₁⁴ f(x)dx와 ∫₄¹ f(x)dx
상하한만 바뀌었으므로 값이 같다고 판단하면 안 된다. 정적분의 상하한 교환 성질에 따라
∫₄¹ f(x)dx = -∫₁⁴ f(x)dx
이다. 남천동과외에서 이 내용을 점검할 때는 구간의 방향과 부호를 함께 확인해야 한다.
풀이 기록에서 발견된 오류
학생은 다음과 같이 적었다.
∫₁⁴ f(x)dx = ∫₄¹ f(x)dx
상하한을 바꾸는 과정은 반영했지만, 적분구간의 방향이 반대로 바뀌면서 생기는 마이너스 부호를 빠뜨렸다.
구간 방향을 화살표로 보기
∫₁⁴ f(x)dx는 수직선에서 1에서 4로 이동하는 방향이다. 반면 ∫₄¹ f(x)dx는 4에서 1로 이동하므로 방향이 반대다.
따라서 방향을 뒤집으면 값의 부호도 함께 바뀐다.
∫ₐᵇ f(x)dx = -∫ᵇₐ f(x)dx
간단한 예로 교정하기
f(x)=x라고 하면
∫₁³ xdx = [x²/2]₁³ = 4
상하한을 바꾼 적분은
∫₃¹ xdx = -∫₁³ xdx = -4
가 된다. 두 적분은 같은 구간을 사용하지만 방향이 다르므로 결과의 부호가 다르다.
여러 적분의 방향 통일
예를 들어
∫₅² f(x)dx + ∫₂⁵ f(x)dx
에서 첫 번째 적분의 상하한을 바꾸면
-∫₂⁵ f(x)dx + ∫₂⁵ f(x)dx = 0
이다. 상하한 교환 성질은 복잡한 계산보다 먼저 적분의 방향을 통일하는 데 활용할 수 있다.
판단 기준
- 상하한을 교환했는가?
- 교환과 동시에 마이너스 부호를 붙였는가?
- 두 적분의 값이 같은지, 부호만 반대인지 구분했는가?