반곡지구 고2수학과외







함수값의 순서를 거꾸로 읽은 풀이
학생 풀이 기록에는 다음과 같은 문장이 남아 있었다.
“증가함수이므로 함수값은 항상 양수이다. 따라서 f(x₁)과 f(x₂)의 대소는 식에 대입해 계산해야 한다.”
이때 먼저 고쳐야 할 부분은 계산이 아니라 ‘증가함수’의 의미를 잘못 해석한 판단이다. 증가함수는 함수값의 부호가 아니라 입력값과 출력값의 순서가 함께 커지는지를 말한다.
입력 순서와 출력 순서의 대응
함수 f가 어떤 구간에서 증가한다는 뜻은 그 구간의 두 수 x₁, x₂에 대하여
x₁ < x₂이면 f(x₁) < f(x₂)
가 성립한다는 것이다. 함수값이 양수인지 음수인지는 증가 여부와 별개의 문제다.
| x | f(x)=x-5 |
|---|---|
| 1 | -4 |
| 3 | -2 |
두 함수값은 모두 음수지만 1<3이고 -4<-2이므로 f(x)=x-5는 증가함수이다.
계산 없이 판단할 수 있는 관계
함수 f가 구간에서 증가하고 x₁<x₂라면 다음 관계는 반드시 성립한다.
f(x₁)<f(x₂)
따라서 f(x₁)≥f(x₂)는 증가함수라는 조건과 양립할 수 없다. 이 문제에서는 식에 값을 대입하기보다 조건이 보장하는 함수값의 순서를 바로 읽는 것이 핵심이다.
새 문제로 확인하기
함수 f가 실수 전체에서 증가하고 2<a라고 하자. 다음 중 항상 참인 것은?
- f(2)>f(a)
- f(2)=f(a)
- f(2)<f(a)
- f(2), f(a)는 모두 양수이다
2<a이므로 정답은 ③ f(2)<f(a)이다. 함수값의 부호는 주어진 정보만으로 판단할 수 없다.
정의역을 확인한 뒤 일반화하기
증가 여부는 반드시 특정 구간이나 정의역 안에서 판단해야 한다. 예를 들어 f(x)=x²는 실수 전체에서 증가하지 않지만, [0,∞)에서는 증가한다.
따라서 “모든 실수에서 증가한다”와 “주어진 구간에서 증가한다”를 구분해야 한다. 반곡지구과외에서 이 유형을 다룰 때도 식을 먼저 계산하기보다 정의역, 입력값의 순서, 함수값의 순서를 차례로 확인하면 불필요한 계산을 줄일 수 있다.
최종 점검 기준
- 증가함수와 함수값의 양수를 혼동하지 않았는가?
- x₁<x₂에서 f(x₁)<f(x₂)를 적용했는가?
- 증가 구간 또는 정의역의 조건을 확인했는가?
- 함수값의 부호가 아니라 대소 관계를 묻는 문제인지 확인했는가?