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신현동 고2수학과외

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치환된 삼각부등식의 최종 검증에서 시작하기

신현동과외 수업에서는 학생이 적어 둔 답과 원래 부등식을 직접 대조하며 오류를 찾았다. 학생은 sin x를 t로 치환한 뒤 대수부등식의 해를 모두 사용했지만, t가 가질 수 있는 범위를 먼저 확인하지 않았다.

학생 풀이 기록

문제는 다음과 같다.

0≤x<2π일 때, 2sin²x−3sin x+1≥0을 만족하는 x를 구하여라.

t=sin x로 놓으면

2t²−3t+1≥0

(2t−1)(t−1)≥0

이므로 학생은 t≤1/2 또는 t≥1이라고 정리했다. 이후 t≥1에 해당하는 값까지 모두 삼각함수 값으로 해석해 답을 넓혔다.

첫 판단은 치환 범위

sin x는 어떤 실수도 될 수 없고 반드시

−1≤t≤1

을 만족한다. 따라서 대수부등식의 해와 치환 범위의 교집합을 구해야 한다.

대수부등식의 해는

t≤1/2 또는 t≥1

이고, −1≤t≤1과 겹치는 부분은

−1≤t≤1/2 또는 t=1

이다. t≥1 전체가 아니라 t=1만 남는다는 점이 핵심이다.

각의 범위로 복원하기

삼각함수 값에서 x로 전환

0≤x<2π에서 sin x≤1/2인 구간은

[0, π/6]∪[5π/6, 2π)

이다. 또한 sin x=1인 경우는 x=π/2이다.

최종 답

따라서 해는

x∈[0,π/6]∪{π/2}∪[5π/6,2π)

이다. x=π/2에서는 원래 식이 2−3+1=0이므로 부등식을 만족한다.

다음 문제에 적용할 판단 순서

치환된 삼각부등식에서는 대수 계산만 끝냈다고 답이 완성되지 않는다. t=sin x, cos x라면 먼저 −1≤t≤1을 적고, 대수부등식의 해와 교집합을 구한 뒤 주어진 x의 범위에 맞춰 각을 복원해야 한다.

이 순서를 지키면 대수해를 삼각함수 값으로 전부 사용하는 오류를 막을 수 있으며, 인천신현고등학교 학생의 고3수학과외 학습에서도 풀이 검산 기준으로 활용할 수 있다.

신현동 고2수학과외 학부모 후기

계산 숙제를 펼쳐 놓고 보니, 맞힌 문제 옆에 작은 표시가 하나씩 남아 있더라고요. 답이 맞았는지만 보고 넘어간 게 아니라 다른 풀이가 있는지 살펴본 흔적이었어요. 신현동 수학과외 이야기를 나누던 중에도 이런 장면을 잠깐 보게 됐습니다. 방학 숙제 준비물을 챙기던 오예전에는 아이가 이미 푼 문제 하나를 다시 붙잡고 있었습니다. 틀린 문제도 아닌데 풀이를 처음부터 따라가면서 더 짧게 풀 수 있는지, 다른 방법은 없는지 나란히 비교하더라고요. 전에는 오답에서도 한 부분만 다시 확인하고 지나가는 일이 많았는데, 맞힌 문제를 이렇게 되짚는 모습은 달랐어요. 이후 계산 문제를 풀 때도 한 가지 방법으로 끝내지 않고 풀이를 비교한 뒤, 확인한 자리 옆에 조그맣게 표시만 해두었습니다. 답을 고치는 표시가 아니라 어떤 풀이를 살펴봤는지 남겨둔 모양이었어요.

★★★★★학부모 후기

기말고사가 끝난 주말, 책상 주변을 치우다가 아이가 풀어 둔 수열 문제를 보게 됐어요. 답만 적혀 있을 줄 알았는데 문제 옆에 항 번호와 값을 따로 나눠 적어 놓았더라고요. 두 항 사이가 어떻게 이어지는지 먼저 살펴본 흔적도 보여서 잠깐 멈춰서 봤습니다. 원래는 문제를 한 번 풀고 나면 헷갈렸던 부분이나 다시 확인할 내용을 따로 남기지 않았거든요. 그런데 이번에는 수열에서 몇 번째 항인지와 그 값을 구분해 적어 두고, 항 사이의 간격부터 확인하고 있더라고요. 신현동 수학과외 이야기를 나누던 때에도 이런 부분을 눈여겨보긴 했지만, 집에서 직접 적어 둔 걸 보니 행동이 더 또렷하게 느껴졌습니다. 모의고사 오답을 다시 펼쳐 봤을 때도 비슷한 표시가 먼저 들어왔어요. 수열의 번호와 값을 따로 적은 뒤 필요한 부분만 접어 두고 자리에서 일어났습니다.

★★★★★학부모 후기

새 모의고사 문제를 풀던 오후에 아이가 숫자부터 훑지 않고 조건이 적힌 문장에 먼저 눈을 두더라고요. 짧게 밑줄을 긋고 나서야 문제에 나온 수치를 다시 살폈어요. 어디서부터 봐야 할지 표시해 둔 덕분인지, 잠시 자리를 비웠다가 돌아와도 그 부분을 바로 찾아 읽었습니다. 신현동 수학과외 이야기를 나누던 무렵에도 집에서 문제집을 펼치는 모습은 종종 봤지만, 예전에는 막히면 자기 풀이보다 답지나 해설을 먼저 확인하곤 했거든요. 새 단원 첫 주에 옆에서 지켜보니 한 번 읽고 지나가지 않고 문제를 다시 읽으며 조건 문장 쪽에 표시를 남기고 있었습니다. 숫자에 바로 반응하던 때와 달리, 지금은 조건을 먼저 붙잡고 자기 풀이를 이어가려는 순서가 보이더라고요.

★★★★☆학부모 후기

신현동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 모르는 문제가 나와도 혼자 끙끙대며 정답만 확인하려 했습니다. 선생님은 풀이를 재촉하지 않고 아이가 막힌 부분을 살피며 질문할 내용을 스스로 정리하게 했고, 밀린 숙제도 우선순위를 나눠 부담 없이 다시 배분했습니다. 수업을 마친 뒤에는 무엇을 복습해야 하는지 먼저 확인하고 질문을 준비하는 모습이 보여 부모로서 작은 변화를 느꼈습니다.

★★★★★학부모 후기

수업을 마친 뒤 아이가 오늘은 선생님께 이것저것 물어봤다며 먼저 이야기를 꺼내 놀랐습니다. 신현동에서 수업을 받으며 숙제를 하다 막힌 문제도 답을 바로 알려주기보다 어디서 생각이 달라졌는지 함께 찾아 주셨고, 해야 할 일과 다음에 확인할 내용을 나눠 주셔서 부담이 덜해 보였습니다. 요즘은 집에서도 궁금했던 내용을 먼저 말하고 복습하려는 모습이 조금씩 늘었습니다.

★★★★★학부모 후기

신현동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 수업 중에는 조용히 듣기만 하고 집에서는 배운 내용을 다시 보지 않던 모습이 조금씩 달라졌습니다. 난도가 높아진 단원에서도 선생님은 스스로 풀 수 있는 부분은 기다려 주고 막히는 순간에만 힌트를 주셨으며, 그날 할 일과 다음에 복습할 내용을 나누어 안내해 주셨습니다. 시험 결과보다 과정을 돌아본 날에는 질문할 때 목소리도 한결 편안해졌습니다.

★★★★★학부모 후기