송현지구 고2수학과외







검산에서 출발한 정적분 점검
동산고등학교 학생의 풀이를 확인하던 중, “대칭구간의 적분은 항상 0이다”라는 문장이 눈에 띄었다. 이 결론은 피적분함수가 홀함수일 때만 성립하므로, 먼저 함수의 성질과 적분 구간을 함께 확인해야 한다. 송현지구과외 수업에서도 계산보다 조건 확인을 먼저 강조하는 이유다.
오답 선택지에서 드러난 혼동
| 함수 | 구간 | 판단 |
|---|---|---|
| f(x)=x3 | [-2, 2] | 홀함수이므로 적분값 0 |
| g(x)=x3+2 | [-2, 2] | 홀함수가 아니므로 적분값 0이 아님 |
| h(x)=x2 | [-2, 2] | 짝함수이므로 적분값은 0이 아님 |
학생은 첫 번째 식에서 얻은 결과를 다른 함수에도 적용해, 홀함수 적분을 두 배로 계산하는 실수를 했다. 실제로
∫-22(x3+2)dx = ∫-22x3dx + ∫-222dx = 0+8=8
이다. 상수항은 대칭에 의해 상쇄되지 않는다.
구간 분할표와 상하한 확인
정의역 제한이 붙은 문항
다음과 같이 구간이 나뉜 문제를 살펴보자.
∫14f(x)dx = ∫12f(x)dx + ∫24f(x)dx
| 구간 | 주어진 값 |
|---|---|
| [1, 2] | ∫12f(x)dx = 3 |
| [2, 4] | ∫42f(x)dx = -5 |
두 번째 값은 상하한이 뒤집혀 있으므로
∫24f(x)dx = -∫42f(x)dx = 5
이다. 따라서 전체 적분은 3+5=8이다. 상하한 교환을 계산 직전에 확인하면 부호 오류를 막을 수 있다.
정적분의 기본 성질
- ∫abf(x)dx = -∫baf(x)dx
- ∫aaf(x)dx = 0
- ∫-aaf(x)dx = 0은 f가 홀함수일 때만 성립
교정된 풀이의 최종 확인
대칭구간에서 먼저 확인할 것은 “구간이 대칭인가?”와 “함수가 홀함수인가?”이다. 두 조건이 모두 맞아야 적분값을 0으로 결론 낼 수 있다.
예를 들어 f(x)=x3-4x는 홀함수이므로
∫-33(x3-4x)dx=0
이다. 반면 g(x)=x3-4x+2는 상수항 때문에 홀함수가 아니며,
∫-33(x3-4x+2)dx=2×3×2=12
이다. 따라서 최종 검산에서는 함수의 홀짝성과 상하한의 방향을 각각 확인해야 한다.