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속도와 이동거리, 방향전환 시점을 구분하는 법

거제동과외에서 자주 확인하는 오류 중 하나는 속도함수의 모든 근을 방향전환 시점으로 해석하는 것입니다. 핵심은 속도가 0이 되는지뿐 아니라, 그 시점을 기준으로 부호가 실제로 바뀌는지 확인하는 데 있습니다.

한 문제에서 출발한 판단

물체의 속도가 다음과 같이 주어졌다고 하자.

v(t)=(t-1)2(t-3),   0≤t≤4

속도 0인 시각은 t=1, 3이다. 하지만 두 시점의 성격은 다르다.

구간속도의 부호운동 방향
0<t<1음수음의 방향
1<t<3음수음의 방향
3<t<4양수양의 방향

중근에서는 방향이 바뀌지 않는다

t=1은 속도함수의 중근이다. t=1의 양쪽에서 속도는 모두 음수이므로 물체는 순간적으로 정지할 뿐, 운동 방향은 유지한다. 따라서 t=1은 이동거리 계산에서 구간을 나눌 필요가 없다.

반면 t=3에서는 속도가 음수에서 양수로 바뀐다. 그러므로 실제 방향전환 시점은 t=3 하나이다.

거리와 변위를 나누어 계산하기

속도함수의 부정적분을 구하면

F(t)=t4/4-5t3/3+7t2/2-3t

t=3까지는 속도가 음수이므로 이동거리는 속도 적분의 절댓값을 취한다.

0≤t≤3에서의 거리 = −[F(3)−F(0)] = 9/4

t=3 이후에는 속도가 양수이므로

3≤t≤4에서의 거리 = F(4)−F(3) = 43/12

따라서 전체 이동거리는

9/4+43/12=35/6

한편 변위는 방향을 고려한 적분이므로

F(4)−F(0)=4/3

최종 점검 기준

  • 속도 0인 모든 시각이 방향전환 시점은 아니다.
  • 근의 중복도와 좌우 부호를 함께 확인해야 한다.
  • 이동거리는 방향이 바뀌는 구간마다 속도의 절댓값을 적분한다.
  • 이 문제의 총 이동거리는 35/6, 변위는 4/3이다.

이처럼 계산보다 먼저 부호표를 작성하면 중근을 잘못 처리하는 오류를 줄일 수 있으며, 대구처럼 다른 지역의 고등학생을 지도할 때도 같은 판단 절차를 적용할 수 있습니다.

거제동 고2수학과외 학부모 후기

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★★★★★학부모 후기

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★★★★★학부모 후기

숙제를 시작하던 저녁, 어려운 문제 앞에서 금세 손을 놓던 아이가 거제동 수업을 앞두고 틀린 문제를 다시 펼쳐 보였습니다. 선생님은 모른다고 해도 괜찮다며 질문을 서두르지 않고, 아이가 이해한 만큼 천천히 설명하도록 기다려 주셨습니다. 몇 차례 지나자 틀린 문제를 숨기지 않고 먼저 묻는 모습이 보여 성적보다 반가운 변화를 느꼈습니다.

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★★★★★학부모 후기