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온의동 고2수학과외

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정적분과 넓이, 그래프 없이 부호표로 세우기

학생은 고차 다항함수의 그래프를 정확히 그리지 못하면 넓이도 구할 수 없다고 생각했다. 그러나 넓이식에 필요한 것은 그래프의 모양 전체가 아니라 함수의 영점과 각 구간의 부호다. 온의동과외 수업에서는 이 판단을 부호표로 먼저 정리했다.

인수분해에서 시작하는 부호 판단

다음 함수의 x축과의 넓이를 생각해 보자.

f(x)=(x+1)(x-2)2(x-4)

영점은 x=-1, 2, 4이다. 이때 x=2는 짝수 중근이므로 그 점을 지나도 부호가 바뀌지 않는다.

구간(-∞,-1)(-1,2)(2,4)(4,∞)
f(x)의 부호+--+

넓이식은 부호에 맞춰 세운다

-1과 4 사이에서 함수는 x=2에서 0이 되지만 전체적으로 음수이므로, 해당 구간과 x축 사이의 넓이는

A=-∫-14f(x)dx

이다. 또는 접점에서 구간을 나누어

A=-∫-12f(x)dx-∫24f(x)dx

로 쓸 수 있다. 두 식은 같은 값을 나타낸다. 단순히 적분 기호 안에 절댓값을 붙이는 것이 아니라, 각 구간에서 함수가 양수인지 음수인지 확인해야 한다.

적분 순서만 보고 판단하면 생기는 오류

새 문항이 다음과 같이 주어졌다고 하자.

g(x)=(x-1)(x-3)(x-5)

구간 [1,5]에서 x축과 그래프 사이의 넓이를 구할 때, 영점 1, 3, 5를 기준으로 부호를 나눈다. [1,3]에서는 g(x)>0이고 [3,5]에서는 g(x)<0이므로 넓이는

13g(x)dx-∫35g(x)dx

이다. 적분 순서가 뒤집혀 있거나 음수 구간의 적분을 그대로 더하면 넓이가 음수가 될 수 있으므로, 부호를 먼저 점검해야 한다.

최종 확인 기준

  • 인수분해하여 모든 영점을 찾았는가?
  • 홀수 중근에서는 부호가 바뀌고 짝수 중근에서는 유지되는가?
  • 함수가 음수인 구간의 정적분 앞에 마이너스를 붙였는가?
  • 구한 값이 넓이이므로 음수가 아닌가?

그래프를 완성하지 못해도 영점과 부호표가 정확하면 넓이식은 올바르게 세울 수 있다.

온의동 고2수학과외 학부모 후기

학교 수행평가 준비를 다시 펼쳐 놓은 날, 아이가 답안을 처음부터 전부 고치지 않고 틀린 중간식부터 다시 적고 있더라고요. 이어서 볼 곳도 문제 옆에 정해 두길래 잠깐 지켜보게 됐어요. 예예전에는 왜 그렇게 풀었는지 근거를 자료에 남겨 두지 않아서 나중에 다시 보면 어디서 막혔는지 찾기 어려웠거든요. 친구와 공부하고 돌아온 저녁에는 지웠던 서술형 답안의 중간식부터 새로 써 본 흔적도 보였어요. 답만 고쳐 적은 게 아니라 풀이가 끊긴 부분을 다시 확인한 것 같았습니다. 온의동 수학과외 관련해서 여러 이야기를 들을 때도 이런 실제 장면이 궁금했는데, 이번에는 아이가 자기 풀이를 되짚는 방식이 눈에 띄었어요. calc?

★★★★★학부모 후기

문제집 해설지를 정리하던 날, 책상 주변에 흩어진 것들을 치우다가 아이가 풀던 문제를 바로 덮지 않고 마지막 계산 결과를 다시 들여다보더라고요. 처음 적어 둔 계산과는 다른 방식으로 한 번 더 확인하고 나서야 책을 정리했어요. 예전에는 복습할 때 무엇을 확인할지 세세하게 나누는 편이 아니어서, 답만 맞으면 그대로 넘어가곤 했거든요. 온의동 수학과외 후기를 찾아보며 여러 이야기를 읽던 중에도 이런 장면이 가장 눈에 띄었어요. 새로운 문제집을 펼쳐 페이지를 넘기다가도 처음 계산한 결과를 그냥 지나치지 않고, 다른 방법으로 마지막 부분을 다시 확인했어요. 처음 판단한 내용과 다시 살펴본 부분이 함께 남아 있어서, 어디를 다시 봤는지 책에서 바로 보였습니다.

★★★★★학부모 후기

학교 단원평가 전날 문제집을 펼쳐 보니 아이가 계산부터 하지 않고 조건 문장에 먼저 표시하고 있더라고요. 나중에 다시 볼 순서가 보이도록 옆에 표시를 남긴 것도 눈에 들어왔어요. 온의동 수학과외 이야기를 나누던 때와는 별개로, 집에서 문제를 대하는 모습이 이렇게 달라진 건 처음 봤습니다. 수학 경시형 문제를 풀었던 날에는 더 분명했어요. 시험지에서 조건 부분에만 동그라미를 쳐 놓고, 그 문장부터 다시 읽은 뒤 풀이를 새로 시작했거든요. 예전에는 답을 확인하고 나서 다른 가능성까지 다시 비교하는 모습은 없었는데, 그날에는 정답을 바로 넘기지 않고 조건으로 돌아가 풀이를 다시 살펴보고 있었습니다.

★★★★★학부모 후기

숙제를 하다 모르는 문제가 여러 개 나오면 예전에는 금방 책을 덮던 아이가, 온의동 수업을 시작한 뒤에는 풀이 과정을 다시 살펴보려 합니다. 선생님께서 틀린 부분을 바로 지적하기보다 생각이 달라진 지점을 함께 찾아 주셔서 질문도 자연스러워졌고, 공부를 대하는 표정도 한결 편해졌습니다.

★★★★☆학부모 후기

온의동에서 수학과외를 시작할 때만 해도 아이는 집중이 금방 흐트러져 숙제를 다 끝내는 데 의미를 두곤 했습니다. 어느 날 한 문제만 남기고 선생님께 풀이 과정을 차분히 설명하는 모습을 보니, 막힌 부분을 편하게 묻고 스스로 생각해보는 분위기가 느껴졌습니다. 수업 후에는 오늘 할 일과 다음에 복습할 내용을 직접 확인하며 시작하는 날이 조금씩 늘었습니다.

★★★★★학부모 후기

아이가 수학 숙제를 펼치기까지 한참 걸리곤 했는데, 온의동에서 수업을 시작한 뒤에는 그날 할 문제를 선생님과 먼저 정해 부담을 줄여 주셨습니다. 풀이를 지우지 않고 왜 그렇게 생각했는지 함께 살펴보며, 집중이 흐트러지면 설명만 반복하지 않고 다른 문제로 바꿔 주셔서 질문도 편하게 했습니다. 최근에는 많은 양을 끝내기보다 정한 만큼 해내고, 수학을 시작할 때 망설이는 모습도 조금 줄었습니다.

★★★★★학부모 후기