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서원구 고2수학과외

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최종 답이 맞아 보여도 정의역을 먼저 확인한다

로그방정식의 계산 결과가 \(x=5,\,-1\)로 나왔다고 하자. 두 값을 원래 식에 대입하면 \(x=5\)만 가능하므로 최종 해는 \(x=5\)이다. 서원구과외에서 이 유형을 다룰 때도 계산보다 먼저 진수 조건을 확인하는 습관을 강조한다.

원래 식과 변형된 식의 차이

다음 방정식을 보자.

\[ \log_2(x-1)+\log_2(x-3)=3 \]

원래 식에서는

\[ x-1>0,\qquad x-3>0 \]

이므로 정의역은 \(x>3\)이다. 로그를 합치면

\[ \log_2\{(x-1)(x-3)\}=3 \]

이고, 지수화하여

\[ (x-1)(x-3)=8 \]

\[ x^2-4x-5=0,\qquad (x-5)(x+1)=0 \]

따라서 후보는 \(x=5,-1\)이다. 그러나 원래 정의역 \(x>3\)을 적용하면 \(x=5\)만 남는다.

왜 \(x=-1\)이 생겼는가

로그를 합친 식만 따로 보면 진수 조건은

\[ (x-1)(x-3)>0 \]

이므로 \(x<1\) 또는 \(x>3\)이다. 이 조건에서는 \(x=-1\)도 허용된다. 하지만 \(x=-1\)은 원래 식에서 \(x-1\)과 \(x-3\)이 모두 음수이므로 각각의 로그가 정의되지 않는다.

두 식의 해집합 비교

후보 해 최종 해
\(\log_2(x-1)+\log_2(x-3)=3\) \(5,-1\) \(5\)
\(\log_2((x-1)(x-3))=3\) \(5,-1\) \(5,-1\)

두 식은 계산 과정에서 비슷해 보이지만 정의역이 다르다. 원래 로그 두 개를 합칠 때는 각 진수가 양수라는 조건을 끝까지 보존해야 한다.

새 문제에 적용할 판단 기준

  1. 원래 로그식의 각 진수를 양수로 둔다.
  2. 로그의 합이나 지수화를 이용해 방정식을 변형한다.
  3. 계산으로 얻은 후보를 원래 정의역에 대입한다.
  4. 원래 식에서 실제로 정의되는 값만 해로 확정한다.

따라서 이 문제의 정답은 \(\boxed{x=5}\)이다. 변형 후 넓어진 식에서 얻은 \(x=-1\)은 추가된 가짜 해이므로 제외한다.

서원구 고2수학과외 학부모 후기

시험지를 다시 펼쳐 보던 아이가 벡터 문제 한 곳에서 손을 멈췄어요. 바로 답을 확인하지 않고 시작점과 끝점 좌표를 종이에 옮겨 적은 다음, 두 좌표의 성분 차이를 순서대로 계산하더라고요. 다시 볼 부분에는 눈에 띄게 표시도 해두고요. 예전에는 막힌 문제가 나오면 어디서 꼬였는지 찾기보다 풀이를 처음부터 다시 읽거나 무작정 처음 단계로 돌아가곤 했거든요. 그런데 이번에는 좌표부터 나란히 써놓고 계산한 줄을 하나씩 살펴보고 있었습니다. 자료를 챙기고 교과서를 책장에 넣으려던 때에도 같은 장면을 보게 됐어요. 서원구 수학과외 이야기를 나누던 중이라 더 유심히 보게 됐는데, 벡터의 시작점과 끝점을 직접 적은 뒤 성분을 확인하는 과정이 기억에 남았어요. 시험지에는 다시 확인할 위치만 따로 표시돼 있더라고요.

★★★★★학부모 후기

수학 경시형 문제를 풀어 본 날, 수업 준비물을 챙기던 아이가 적분 문제를 그냥 넘기지 않고 그래프를 잠시 들여다보더라고요. 교점과 적분 구간의 경계 부분만 따로 다시 표시해 둔 뒤, 그걸 기준으로 식을 세우고 있었습니다. 서원구 수학과외를 찾아보던 때에도 답이 맞는지만 확인하면 끝내는 모습이 익숙했거든요. 그런데 학교 단원평가 전날 보니 비슷한 문제가 나오자 그래프에 교점부터 표시하고, 적분구간 경계도 다시 짚어 놓았어요. 어디를 먼저 볼지 알 수 있게 순서를 남겨 둔 모습이 앞서 봤던 경시형 문제 때와 같았습니다. 예전에는 답지를 확인한 뒤 다른 가능성을 더 비교하지 않았는데, 이날은 표시한 부분을 따라가며 식을 세우고 다시 살펴보고 있더라고요.

★★★★★학부모 후기

책상 서랍을 정리하다가 아이가 풀다 만 방정식 종이를 보게 됐어요. 구해 둔 후보 해를 그대로 답으로 넘기지 않고, 원래 식에 하나씩 대입하면서 실제로 남길 값을 가려내고 있더라고요. 예예전에는 다시 확인할 내용이 있어도 말로만 기억해 두고 종이에는 따로 남기지 않던 아이였거든요. 서원구 수학과외 이야기를 나누던 중에도 저는 이 장면이 꽤 눈에 띄었어요. 무엇을 구했는지보다 그 값이 원래 식에 맞는지 먼저 확인하는 모습이 전과 달랐습니다. 새 학습지를 풀던 날에도 후보 해를 식에 다시 넣어 확인하는 과정이 이어졌어요. 여러 곳에 표시를 흩어 놓은 게 아니라, 나중에 볼 한 부분에만 짧게 표시해 둔 것도 보였습니다.

★★★★★학부모 후기

서원구에서 수학과외를 시작한 뒤 아이가 수업이 어땠는지 부모에게 먼저 이야기하는 날이 늘었습니다. 시험 전 주말에는 한 과목 공부가 예상보다 길어져 계획이 흐트러졌는데, 선생님께서 그 상황을 함께 살피며 숙제와 진도를 무리 없이 조절해 주셨습니다. 요즘은 어려운 문제에 오래 매달리기보다 풀이를 다시 확인하고 다음 공부로 넘어가려는 모습이 보여 좋게 느껴집니다.

★★★★☆학부모 후기

처음에는 저녁만 되면 책상에 앉기 싫었고, 어려운 문제는 손도 대기 전에 부담스러웠습니다. 서원구에서 시작한 과외에서 선생님은 사소한 질문도 왜 그렇게 생각했는지 먼저 들어 주셨고, 시험 전 마지막 주말에도 제 속도에 맞춰 함께 정리해 주셨습니다. 이제는 숙제가 많으면 먼저 말하고, 막히는 문제도 끝까지 해볼 용기가 생겼습니다.

★★★★★학부모 후기

서원구에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 틀린 문제를 다시 보는 것을 무척 싫어했고, 풀이가 길어지면 금세 포기하곤 했습니다. 선생님은 시험이 끝난 주말에도 생활 계획을 무리하게 바꾸지 않고, 맞힌 문제도 우연히 맞은 것은 아닌지 짧게 설명해 보게 하며 천천히 복습을 이끌어 주셨습니다. 요즘은 수업 내용을 집에서 먼저 이야기하고, 틀린 이유를 답보다 앞서 생각하려는 모습이 보여 성적보다 더 반갑습니다.

★★★★★학부모 후기