






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.
| 구간 | 속도의 부호 | 운동 방향 |
|---|---|---|
| 0<t<1 | 음수 | 음의 방향 |
| 1<t<3 | 음수 | 음의 방향 |
| 3<t<4 | 양수 | 양의 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.