사하구 동아고등학교 수학과외







로그 두 항을 묶기 전, 같은 밑부터 확인한 풀이
신평현대아파트 인근에서 동아고등학교 수학 과외를 받던 학생은 로그 방정식을 보면 곧바로 수치를 대입하기보다 식의 구조를 먼저 표시하는 연습을 했다. 특히 log2(x−1)+log2(x+1)=3을 보고 로그의 합을 하나로 정리해야 계산이 짧아진다는 점에 주목했다.
학생은 두 로그의 밑과 진수에 밑줄을 그으며 필요한 정보를 구분했지만, 처음에는 로그를 묶을 대상을 정확히 고르지 못했다. 로그의 합이면 언제나 하나의 로그로 바꿀 수 있다고 생각해, 밑이 같다는 조건과 진수가 양수여야 한다는 조건을 말할 때 표현이 흐려졌다.
곱셈 공식보다 먼저 점검한 두 가지 조건
풀이를 다시 적을 때는 다음 조건을 먼저 확인했다.
- 두 로그의 밑이 같아야 한다.
- 각 진수는 양수여야 한다.
따라서 위 식에서는 x−1>0, x+1>0이므로 x>1이다. 이 범위를 확보한 뒤에야
log2(x−1)+log2(x+1)=log2((x−1)(x+1))
으로 바꿀 수 있다. 그러면 log2(x2−1)=3에서 x2−1=8, x2=9를 얻고, 정의역 조건에 맞는 x=3만 남는다.
로그의 합을 하나로 묶는 것은 밑이 같고 각 진수가 양수일 때만 성립한다.
로그를 합치지 않고 같은 답을 확인한 과정
처음 사용한 변형에만 의존하지 않도록, 학생은 구한 x=3을 원래 식에 직접 대입했다. 양변의 로그 진수는 각각 2와 4가 되어 log22+log24=1+2=3을 만족했다. 식을 하나의 로그로 만드는 과정을 거치지 않고도 원식이 성립함을 확인하면서, 답을 얻는 과정과 답이 실제 조건을 만족하는지는 별도로 점검해야 한다는 점을 확인했다.
표현을 바꾼 식에서 조건을 다시 세운 장면
이후에는 앞의 식을 그대로 복사하지 않고, log3(x−2)+log3(x+1)=2를 새로 풀었다. 밑이 같다는 조건은 유지하되 진수를 바꾸었고, x−2>0과 x+1>0에서 x>2를 먼저 정리했다. 로그의 합을 log3((x−2)(x+1))으로 바꾼 뒤 곱이 9가 되도록 식을 세워 답을 구했다.
마지막에는 “같은 밑의 로그끼리만 합칠 수 있고, 진수는 모두 양수여야 한다”고 자신의 표현으로 설명하게 했다. 이어 밑이 다른 로그의 합은 같은 방식으로 묶을 수 없다는 반례까지 들어, 공식 암기가 아니라 성립 조건에 따라 적용 여부를 판단하는지 확인했다.