서북구 고2수학과외







근의 위치가 바뀌면 넓이의 부호도 다시 봐야 한다
서북구과외에서 매개변수 문제를 다룰 때 자주 생기는 오류는 근의 순서가 바뀌어도 같은 구간식을 그대로 사용하는 것이다. 다음 함수로 확인해 보자.
문제 \(f_a(x)=x^2-2ax\)의 두 근과 x축 사이에서 생기는 영역의 넓이를 \(a\)에 따라 구하여라.
그래프보다 먼저 확인할 것
식을 인수분해하면
\[ f_a(x)=x(x-2a) \]
따라서 근은 \(x=0,\;x=2a\)이다. \(a>0\)이면 근의 순서는 \(0<2a\), \(a<0\)이면 \(2a<0\)으로 바뀐다. 하지만 위로 열린 포물선은 두 근 사이에서 항상 x축 아래에 있다.
부호와 넓이식의 분기
두 근 사이의 정적분은 언제나 음수인 부호 있는 넓이다. 그러나 기하적 넓이는 양수이므로 절댓값을 취해야 한다.
\[ \int_{\min(0,2a)}^{\max(0,2a)}(x^2-2ax)\,dx =-\frac43|a|^3 \]
따라서 실제 영역의 넓이는
\[ \boxed{S=\frac43|a|^3} \]
구간을 나누어 쓰면
- \(a>0\): \(\displaystyle S=-\int_0^{2a}f_a(x)\,dx=\frac43a^3\)
- \(a<0\): \(\displaystyle S=-\int_{2a}^{0}f_a(x)\,dx=-\frac43a^3\)
- \(a=0\): 두 근이 겹치므로 영역의 넓이는 \(0\)
잘못된 풀이가 생기는 지점
“근은 \(0\)과 \(2a\)이므로 \(\int_0^{2a}\)를 계산한다”라고만 하면 \(a<0\)에서 적분 구간의 방향이 거꾸로 된다. 또한 정적분값을 곧바로 넓이라고 부르면 부호가 음수가 되는 문제가 생긴다.
변형 문항 점검
다음 보기에서 모든 실수 \(a\)에 대해 옳은 식을 고르면 된다.
- \(\displaystyle S=\frac43a^3\)
- \(\displaystyle S=-\frac43a^3\)
- \(\displaystyle S=\frac43|a|^3\)
- \(\displaystyle S=\frac83|a|^3\)
정답은 ③이다. ①과 ②는 각각 한쪽 부호의 \(a\)에서만 맞고, ④는 계수를 잘못 계산한 식이다.
최종 확인: 근의 순서보다 부호표가 우선이다
\(a=1\)이면 근은 \(0,2\), \(a=-1\)이면 근은 \(-2,0\)이다. 두 경우 모두 두 근 사이에서 함수값은 음수이며, 넓이는 양수로 계산된다. 따라서 매개변수가 근의 위치를 움직일 때는 경계값 \(a=0\)을 기준으로 구간과 적분 방향을 확인해야 한다.
표의 수치를 문장으로 풀어 쓰려면
자료를 표로 제시한 문제에서는 숫자만 옮기기 전에 행과 열이 무엇을 뜻하는지 말로 읽어 보세요. 단위나 기준 집단이 다른 값을 같은 종류로 취급하지 않았는지 확인할 수 있습니다. 특히 현재 배우는 통계나 확률 단원에서 표 해석이 막힐 때 활용할 수 있는 점검입니다.
풀이의 마지막 문장을 남기기
값을 계산한 뒤 문제에서 묻는 대상에 대한 결론을 한 문장으로 적어 보세요. 중간에 구한 보조 값이 최종 답으로 남아 있지는 않은지 확인할 수 있습니다. 여러 대상을 차례로 구하는 고2 문제에서는 마지막 질문으로 돌아가는 습관이 필요합니다.
현재 학습에서 함께 살펴볼 범위
고등 수학
현재 수강 과목과 시험 범위를 먼저 확인하고 개념, 식의 변형, 함수와 그래프, 문제 조건의 해석을 연결합니다. 선택 과목은 실제 이수 범위에 맞춰 준비하며 내신 답안과 모의고사 풀이 시간은 구분해 점검합니다.
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선택 과목: 변화율의 의미
미분을 배우는 과목을 수강한다면 f(x) = x³에서 f′(x) = 3x²를 구하고 x = 1에서의 순간변화율이 3임을 확인합니다. 계산 규칙을 적용하는 것과 그래프에서 변화율을 해석하는 것을 구분합니다.
선택 과목: 확률의 조건
확률을 배우는 과목을 수강한다면 공정한 주사위에서 짝수가 나올 확률을 3/6 = 1/2로 구합니다. 가능한 결과가 같은 가능성을 갖는다는 조건을 확인한 뒤 전체 경우와 해당 경우를 구분합니다.
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