퇴계동 고2수학과외







위치함수와 속도함수의 값이 맞지 않았던 이유
한 학생은 위치함수 s(t)=t³−6t²+9t+2로 움직이는 물체의 t=0부터 t=3까지 변위를 구하면서 끝위치 s(3)=2를 그대로 답으로 적었다. 그러나 변위는 끝위치 자체가 아니라 끝위치와 시작위치의 차이다.
학생 풀이에서 발견한 오류
시작위치는
s(0)=2이고, 끝위치는
s(3)=27−54+27+2=2이다.
따라서 변위는
s(3)−s(0)=2−2=0이다.
s(3)=2는 기준점에서의 최종 위치이지, 이동한 방향과 크기를 나타내는 변위가 아니다.
속도 적분으로 다시 검산하기
위치함수에서 속도함수 만들기
속도함수는 위치함수를 미분하여 구한다.
v(t)=s′(t)=3t²−12t+9
적분값과 위치 차이 비교
속도를 적분하면
∫₀³v(t)dt=[t³−6t²+9t]₀³=0이다.
한편 위치 차이는
s(3)−s(0)=0이므로 두 결과가 일치한다.
즉, 이 구간의 변위는 0이다.
변위와 이동거리의 구분
속도함수는 v(t)=3(t−1)(t−3)이므로 0<t<1에서는 양수, 1<t<3에서는 음수이다. 물체는 한 방향으로 이동한 뒤 방향을 바꾼다.
따라서 변위는 0이지만 이동거리는 0이 아니다. 위치 변화량을 구할 때는 s(b)−s(a)를 사용하고, 이동거리는 속도의 절댓값을 적분해야 한다.
위치함수와 속도함수의 일치를 끝까지 확인하는 훈련은 퇴계동과외에서 다루는 기본적인 풀이 점검 방법이며, 답을 고르기 전 시작위치를 반드시 빼는 습관이 중요하다.