양정동 고2수학과외







끝점에서 멈춘 풀이, 열린구간에서는 무엇을 확인해야 할까
학생의 기록에는 다음과 같은 문장이 있었다.
“구간이 (−2, 2)이므로 −2와 2에서의 함수값과 극한도 확인해야 한다.”
이 판단이 풀이의 첫 번째 오류다. 열린구간 (a, b)에서 연속성을 묻는다면 확인 대상은 a < x < b를 만족하는 내부점뿐이다. 끝점 a와 b는 구간에 포함되지 않으므로 연속성 판단에 넣지 않는다.
하나의 함수로 조건을 다시 읽기
다음 함수를 생각해 보자.
f(x) = 1/(x − 3), 구간 (−2, 2)에서 연속인지 판단한다.
분모가 0이 되는 점은 x = 3이다. 그러나 3은 열린구간 (−2, 2)에 속하지 않는다. 따라서 모든 내부점 c에 대하여 c ≠ 3이고, 유리함수의 연속성에 따라
limx→c f(x) = f(c)
가 성립한다. 그러므로 이 함수는 (−2, 2)에서 연속이다.
불필요한 끝점 검사를 제거하는 기준
열린구간과 닫힌구간은 확인 범위가 다르다
| 구간 | 연속성 확인 대상 |
|---|---|
| (a, b) | a < x < b인 모든 내부점 |
| [a, b] | 내부점과 양 끝점의 한쪽 극한 및 함수값 |
따라서 (−2, 2)에서 x = −2 또는 x = 2의 값을 따로 계산하는 것은 필요하지 않다. 두 점은 애초에 해당 구간의 원소가 아니기 때문이다.
분모의 영점은 구간과 겹치는지만 본다
유리함수에서는 분모가 0이 되는 점을 찾은 뒤, 그 점이 판단하려는 구간 안에 있는지 확인한다.
- x = 3은 (−2, 2) 밖에 있다.
- 구간 내부에는 정의되지 않는 점이 없다.
- 따라서 함수는 열린구간 전체에서 연속이다.
반대로 같은 함수를 구간 (−2, 4)에서 본다면 x = 3이 구간 내부에 포함되므로 연속이 아니다.
풀이를 마무리하는 점검
양정동과외에서 이 유형을 점검할 때는 계산보다 먼저 구간의 괄호를 확인하는 습관이 효과적이다.
- 연속성을 묻는 구간이 열린구간인지 확인한다.
- 함수가 정의되지 않는 점을 찾는다.
- 그 점이 구간 내부에 포함되는지 비교한다.
- 열린구간의 끝점은 검사 대상에서 제외한다.
결론적으로 열린구간에서의 연속성은 모든 내부점에서 극한과 함수값이 일치하는지를 보는 것이며, 구간 밖 끝점의 값까지 확인하는 것은 불필요한 검사다.