원주혁신도시 고2수학과외







같은 도함수를 갖는 함수쌍 고르기
최종 검증 문제는 다음과 같다.
문제: 함수 \(f(x)=3x+2\), \(g(x)=3x-5\)의 도함수를 각각 도함수의 정의로 구하고, 두 함수의 도함수가 같은 이유를 설명하시오.
검증 결과
도함수의 정의에 따라
\[ f'(x)=\lim_{h\to0}\frac{f(x+h)-f(x)}{h} \]
이다. \(f(x)=ax+b\)를 대입하면
\[ \frac{a(x+h)+b-(ax+b)}{h} =\frac{ah}{h}=a \]
이므로 \(f'(x)=a\)이다. 따라서
\[ f'(x)=3,\qquad g'(x)=3 \]
이다. 두 함수는 절편만 다르고 일차항의 계수가 같으므로 도함수도 같다.
최초 오류를 거슬러 올라가기
상수항까지 기울기에 포함한 판단
처음에는 \(f(x)=ax+b\)를 정의식에 넣은 뒤 \(b\)도 기울기에 영향을 준다고 생각하기 쉽다. 그러나 함수값의 차를 계산하면 상수항은 서로 없어지는 항이다.
\[ f(x+h)-f(x) =\{a(x+h)+b\}-(ax+b) =ah \]
따라서 \(b\)는 남지 않으며, \(h\)로 나누면 기울기 \(a\)만 남는다.
정의역과 극한 확인
일차함수 \(f(x)=ax+b\)는 모든 실수 \(x\)에서 정의된다. 도함수의 정의에서는 \(h\neq0\)인 상태에서 몫을 계산한 뒤 \(h\to0\)으로 보낸다. 이 과정에서 \(h\)를 약분할 수 있고, 결과가 항상 \(a\)이므로 모든 실수 \(x\)에서 도함수가 존재한다.
원주혁신도시과외에서의 적용
원주혁신도시과외 수업에서는 계산 결과만 외우기보다 함수값의 차에서 상수항이 소거되는 과정을 먼저 확인한다. 그러면 \(y=3x+2\), \(y=3x-5\)처럼 절편만 다른 직선이 평행하고, 두 직선의 도함수가 같은 이유까지 정의식으로 설명할 수 있다.