원내동 고2수학과외







빠진 해 하나로 드러난 주기 오류
구간 \(0\le \theta<2\pi\)에서 \(\tan\theta=1\)의 해를 확인했더니 \(\theta=\frac{\pi}{4}\)만 나왔다. 그러나 그래프와 단위원을 함께 검토하면 \(\frac{5\pi}{4}\)에서도 탄젠트값이 1이 된다.
처음 적은 일반해
기준해는
\[ \theta=\frac{\pi}{4} \]
이므로 처음에는 탄젠트도 사인·코사인처럼 \(2\pi\)마다 반복된다고 생각해
\[ \theta=\frac{\pi}{4}+2n\pi\quad(n\in\mathbb Z) \]
라고 적었다. 이 식으로 구간 \(0\le\theta<2\pi\)를 조사하면 \(\frac{\pi}{4}\)만 얻어 두 번째 해를 놓치게 된다.
탄젠트의 반복 간격
탄젠트는
\[ \tan(\theta+\pi)=\tan\theta \]
를 만족한다. 따라서 \(\tan\theta=k\)의 일반해는 기준해 \(\alpha\)에 \(\pi\)의 정수배를 더한
\[ \theta=\alpha+n\pi\quad(n\in\mathbb Z) \]
형태가 되어야 한다.
수정 후 해와 개수 확인
\(\tan\theta=1\)의 기준해는 \(\alpha=\frac{\pi}{4}\)이므로
\[ \theta=\frac{\pi}{4}+n\pi \]
이다. \(0\le\theta<2\pi\)에서 가능한 값은
\[ \theta=\frac{\pi}{4},\quad \frac{5\pi}{4} \]
두 개다. 넓은 구간에서 해의 개수를 셀 때는 \(2\pi\)가 아니라 탄젠트의 주기 \(\pi\)를 기준으로 판단해야 한다. 원내동과외에서 이 유형을 다룰 때도 기준해보다 먼저 함수의 주기를 확인하면 같은 오류를 예방할 수 있다.