무실동 고2수학과외







최종값이 맞아 보여도 좌우식 선택은 다시 확인해야 한다
무실동과외에서 절댓값 함수의 극한을 점검할 때는 계산 결과보다 먼저 경계점 양쪽에서 절댓값 안의 식이 양수인지 음수인지 확인해야 한다. 특히 근이 여러 개인 함수는 분석할 점에 따라 좌우식이 달라질 수 있다.
문제와 학생 풀이 기록
함수 \(f(x)=|x^2-1|\)의 \(x=1\)에서의 좌극한과 우극한을 구하자.
학생은 절댓값 안의 식을 한쪽에서만 판단하여 양변에 \(x^2-1\)을 그대로 적용했다.
\[ \lim_{x\to1^-}|x^2-1|=\lim_{x\to1^-}(x^2-1)=0 \]
\[ \lim_{x\to1^+}|x^2-1|=\lim_{x\to1^+}(x^2-1)=0 \]
결과는 우연히 같지만, 좌우에서 사용한 식을 모두 \(x^2-1\)로 둔 과정은 정확하지 않다.
경계점 양쪽의 부호 확인
\(x=1\)의 왼쪽에서는 \(x<1\)이고 \(x\)가 1에 가까우므로 \(x^2-1<0\)이다. 따라서
\[ |x^2-1|=-(x^2-1)=1-x^2 \quad (x<1) \]
반대로 \(x=1\)의 오른쪽에서는 \(x>1\)이므로 \(x^2-1>0\)이다. 따라서
\[ |x^2-1|=x^2-1 \quad (x>1) \]
교정된 좌우극한
\[ \lim_{x\to1^-}|x^2-1| =\lim_{x\to1^-}(1-x^2)=0 \]
\[ \lim_{x\to1^+}|x^2-1| =\lim_{x\to1^+}(x^2-1)=0 \]
따라서 좌극한과 우극한은 모두 0이며, \(\lim_{x\to1}|x^2-1|=0\)이다. 다만 극한값이 같다는 사실과 좌우에서 같은 식을 사용해도 된다는 주장은 서로 다르다.
근이 여러 개일 때의 최종 확인
\(x^2-1=0\)의 근은 \(x=-1,1\)이다. \(x=-1\)에서도 좌우의 부호를 따로 확인해야 한다.
\[ x\to-1^-:\ x^2-1>0,\qquad x\to-1^+:\ x^2-1<0 \]
그러므로 절댓값 함수의 좌우식 변환에서는 전체 함수의 모양만 보고 식을 고르지 말고, 분석할 경계점과 접근 방향을 함께 기준으로 삼아야 한다.