마전지구 고2수학과외







경계값에서 다시 확인한 미분가능성과 연속성
학생의 풀이 기록에는 다음과 같이 적혀 있었다.
“미분가능 구간과 연속 구간은 조건이 비슷하므로 끝점도 같을 것이다.”
하지만 이 판단은 연속성과 미분가능성의 관계를 지나치게 단순화한 것이다. 미분가능하면 반드시 연속이지만, 연속이라고 해서 항상 미분가능한 것은 아니다.
하나의 함수에서 두 구간 비교하기
다음 함수를 살펴보자.
f(x) = |x−1| ÷ (x+2)
먼저 정의역을 확인하면 분모가 0이 되는 x=−2는 제외된다. 따라서 정의역은 x≠−2이다.
절댓값 함수와 유리함수의 곱과 몫은 정의되는 곳에서 연속이므로, 이 함수는 x=−2를 제외한 모든 점에서 연속이다. 연속 구간은
(−∞,−2), (−2,∞)
이다.
절댓값이 만드는 미분 불가능점
절댓값을 기준으로 나누면
f(x) = (1−x)/(x+2) (x<1),
f(x) = (x−1)/(x+2) (x≥1)
이다.
x=1에서 함수값은 0이고 좌우에서 같은 값으로 접근하므로 연속이다. 그러나 좌미분계수는 −2/9, 우미분계수는 2/9로 서로 다르다. 따라서 x=1에서는 미분가능하지 않다.
그러므로 미분가능 구간은
(−∞,−2), (−2,1), (1,∞)
이다.
교정된 결론
연속 구간에는 x=1이 포함되지만, 미분가능 구간에서는 x=1이 빠진다. 반면 x=−2는 정의역에 없으므로 연속성과 미분가능성을 모두 논할 수 없는 경계점이다.
따라서 이 문제의 핵심은 다음과 같다.
- 미분가능한 점이면 반드시 연속이다.
- 연속인 점이더라도 절댓값의 꼭짓점에서는 미분가능하지 않을 수 있다.
- 분모가 0이 되는 점은 정의역에서 먼저 제외해야 한다.
이처럼 마전지구과외에서 구간을 비교할 때도 결론을 먼저 같다고 두기보다, 정의역과 경계점의 좌우 조건을 각각 확인해야 한다.