지정지구 고2수학과외







정지점이 생겼는데도 극값이 아닐 수 있다
다음 함수에서 fa'(1)=0이 되도록 하는 매개변수 a를 구해 보자.
fa(x)=x3-3ax2+3x
도함수는 fa'(x)=3x2-6ax+3이므로
fa'(1)=6-6a=0에서 a=1을 얻는다.
계산 결과를 그래프로 검증하기
a=1일 때
f1'(x)=3(x-1)2≥0
이다. x=1의 좌우에서 도함수 부호가 모두 양수이므로 함수는 계속 증가한다. 따라서 x=1은 정지점이지만 극대나 극소가 아니다.
즉, 극값점이라면 f'(x)=0이어야 하지만, f'(x)=0이라는 조건만으로 극값을 확정할 수는 없다.
부호변화까지 포함한 새 문제
함수 fa(x)=x3-3x2+ax가 서로 다른 두 극값을 갖도록 하는 실수 a의 범위를 구하여라.
임계점의 개수 확인
fa'(x)=3x2-6x+a이다.
이 방정식이 서로 다른 두 실근을 가져야 두 정지점이 생긴다. 판별식은
Δ=(-6)2-4·3·a=36-12a
이므로 Δ>0, 즉 a<3이어야 한다.
극대와 극소의 존재 확인
도함수의 두 근은
x=1-√(1-a/3), x=1+√(1-a/3)
이다. 최고차항의 계수가 양수인 이차식 fa'(x)는 두 근의 바깥에서 양수, 두 근 사이에서 음수이다.
따라서 부호는 +→-→+로 변한다. 첫 번째 근에서는 극대, 두 번째 근에서는 극소가 생긴다.
최종 판정과 수업에서의 적용
결론적으로 fa(x)가 서로 다른 두 극값을 갖는 조건은
a<3
이다. a=3이면 f'(x)=3(x-1)2이 되어 정지점 하나만 생기고 부호변화가 없으며, a>3이면 도함수의 실근이 없어 극값이 없다.
이처럼 극값 문제에서는 도함수의 근을 구한 뒤 반드시 주변 부호변화를 확인해야 한다. 지정지구과외에서도 매개변수 문제를 다룰 때 이 두 단계를 분리해 점검하면 계산만으로 조건을 잘못 확정하는 오류를 줄일 수 있다.