교동 고2수학과외







세 실근을 고르는 마지막 검산
학생은 “극대값과 극소값의 부호가 서로 반대이면 세 실근이 가능하다”는 조건을 고르기 직전, 그래프의 양끝 방향을 다시 확인했다. 삼차함수의 최고차항 계수가 양수라면 왼쪽 끝에서는 아래로, 오른쪽 끝에서는 위로 향한다.
극값 부호와 x축 교점
극대값이 양수이고 극소값이 음수이면 그래프는 x축을 세 번 지난다. 따라서 서로 다른 세 실근을 가지기 위한 조건은
극대값 > 0, 극소값 < 0
이다. 두 값 중 하나가 0이면 접하는 교점이 생겨 중근을 포함하므로 서로 다른 세 실근은 아니다.
하나의 식으로 조건 확인하기
다음 함수를 살펴보자.
f(x)=x3-3x+a
미분으로 극값 구하기
f′(x)=3x2-3=3(x-1)(x+1)이므로 x=-1에서 극대, x=1에서 극소를 갖는다.
극대값과 극소값은 각각
f(-1)=a+2, f(1)=a-2
이다. 세 실근을 가지려면
a+2>0, a-2<0
이어야 하므로
-2<a<2
를 얻는다.
경계값과 바깥 구간
a=2이면 f(1)=0이 되어 x=1에서 접하고, 다른 한 근이 존재한다. a=-2인 경우에도 마찬가지로 중근이 생긴다. 따라서 이때는 서로 다른 실근이 2개이다.
a>2 또는 a<-2이면 극대와 극소가 모두 같은 쪽에 놓여 실근은 1개이다.
오답 선택지를 그래프로 판별하기
학생이 처음에는 “극대값과 극소값이 모두 양수여야 그래프가 x축을 지난다”고 판단했지만, 양끝 거동을 함께 그리자 오류가 드러났다. 극값이 모두 양수이면 그래프는 왼쪽에서 한 번만 x축을 통과한다.
판단 순서 정리
- 최고차항의 부호로 양끝 방향을 확인한다.
- 도함수로 극대·극소의 위치를 구한다.
- 극대값과 극소값의 부호를 비교한다.
- 경계값에서는 중근 여부를 확인한다.
이처럼 방정식의 실근 개수는 근의 공식을 직접 적용하지 않아도 그래프의 구조만으로 분류할 수 있다. 교동과외에서 이 유형을 다룰 때도 계산보다 극값의 부호와 경계 조건을 먼저 점검하면 오답 선택지를 빠르게 줄일 수 있다.