개운동 고2수학과외







극한의 대소 관계에서 먼저 확인할 것
개운동과외에서 자주 다루는 실수 중 하나는 함수의 크기를 비교하면서 상한과 하한의 방향을 거꾸로 쓰는 경우입니다. 극한값을 구하기 전에 작은 수치로 대소 순서를 확인하면 이 오류를 빠르게 막을 수 있습니다.
풀이 기록에서 발견된 오류
다음 함수의 극한을 생각해 봅시다.
f(x) = |x| / (√(1+x²)+1)
x가 0에 가까울 때 분모는 항상 1 이상이므로
0 ≤ f(x) ≤ |x|
가 성립합니다.
그런데 한 학생은 이를 |x| ≤ f(x) ≤ 0이라고 적었습니다. x=0.1을 대입하면 f(x)는 약 0.0499이므로 |x|보다 작다는 사실을 바로 확인할 수 있습니다. 따라서 잘못된 부등식은 함수의 실제 위치와 맞지 않습니다.
상한과 하한을 정하는 기준
분모의 크기에서 하한 만들기
√(1+x²) ≥ 1이므로 √(1+x²)+1 ≥ 2입니다. 따라서 더 강한 부등식도 얻을 수 있습니다.
0 ≤ |x| / (√(1+x²)+1) ≤ |x|/2
분자는 항상 0 이상이고, 분모는 양수이므로 왼쪽 부등식의 방향도 바뀌지 않습니다.
끼워 넣은 뒤 극한 확인
x가 0으로 갈 때
lim 0 = lim f(x) = lim |x|/2 = 0
입니다. 가운데 함수가 0과 |x|/2 사이에 있고 양 끝의 극한이 모두 0이므로 극한의 대소 관계에 의해
limx→0 f(x) = 0
을 얻습니다.
다른 문제에 적용하는 점검 순서
- 분자와 분모가 각각 양수인지 확인한다.
- 작은 수치를 대입해 함수의 실제 대소 순서를 본다.
- 함수보다 작거나 같은 식을 하한, 크거나 같은 식을 상한으로 둔다.
- 양 끝 함수의 극한이 같은지 확인한다.
상한과 하한은 이름보다 방향이 중요합니다. 특히 절댓값과 근호가 함께 있으면 부호와 분모의 양수 조건을 먼저 확인해야 올바른 끼워넣기가 가능합니다.