단구동 고2수학과외







곱의 모양만 보고 결론 내린 풀이
학생의 첫 줄은 다음과 같았다.
limx→0+ x ln(1/x) = 0 × ∞ = 0
하지만 0×∞는 값이 이미 정해진 형태가 아니다. 한 인수가 0으로 가는 속도와 다른 인수가 무한히 커지는 속도를 비교해야 한다. 단구동과외에서도 이 지점을 먼저 점검하면 미정형 극한의 계산 실수를 줄일 수 있다.
분수형으로 바꾸는 선택
x를 분모로 보내면
x ln(1/x) = ln(1/x) / (1/x)
이제 분자와 분모가 모두 무한히 커지는 ∞/∞ 꼴이 된다. 로그의 증가 속도와 1/x의 증가 속도를 비교하기에 적절한 형태다.
로피탈 정리 적용
분자와 분모를 각각 미분하면
limx→0+ ln(1/x)/(1/x)
= limx→0+ (-1/x)/(-1/x2)
= limx→0+ x = 0
같은 형태라도 결과는 달라질 수 있다
0×∞라는 겉모양만으로는 결과를 결정할 수 없다. 예를 들어
limx→0+ x2e1/x
도 0×∞ 꼴이지만, t=1/x로 놓으면 t→∞일 때
x2e1/x = et/t2 → ∞
가 된다. 따라서 이번 문제의 답이 0인 이유는 단순히 0이 곱해졌기 때문이 아니라, 로그보다 1/x가 더 빠르게 커지기 때문이다.
최종 확인
- 정의역:
x→0+이므로ln(1/x)가 정의된다. - 변환 결과:
∞/∞꼴이다. - 계산 결과:
0이다.