평리동 대구서부고등학교 수학과외







꼭짓점의 위치가 답의 범위를 바꾼 순간
평리동에서 진행한 한 수업에서 학생은 이차함수의 꼭짓점과 정의역을 함께 살펴보며, 미지수의 가능한 범위를 좁히는 문제를 풀고 있었다. 식의 계산 자체는 이어 갔지만, 꼭짓점이 실제 정의역 안에 있을 때만 최솟값 또는 최댓값의 위치로 사용할 수 있다는 점에서 풀이가 멈췄다.
계산한 값이 언제 허용되는지 확인하지 못한 풀이
학생은 먼저 매개변수의 가능한 경우를 나열한 뒤, 꼭짓점의 좌표를 구하고 조건에 맞지 않는 범위를 지워 나갔다. 예를 들어 정의역이 0≤x≤3이고 함수의 꼭짓점의 x좌표가 x=a라면, 꼭짓점이 정의역 안에 있으려면 반드시 0≤a≤3이어야 한다.
하지만 학생은 꼭짓점에서 얻은 값을 계산한 다음, 그 결과가 이 조건 아래에서만 성립한다는 점을 따로 판정하지 않았다. 계산 결과를 모두 정답 후보로 남겨 둔 채, 어떤 범위를 제외해야 하는지 스스로 결정하지 못한 것이다.
꼭짓점에서 구한 최댓값이나 최솟값은 꼭짓점의 x좌표가 정의역에 포함될 때만 그대로 사용할 수 있다.
허용되지 않는 값을 반례로 지워 보기
풀이를 고칠 때는 틀린 결과를 단순히 삭제하지 않고, 그 값이 왜 허용되지 않는지 확인했다. 꼭짓점이 x=a인 함수에서 a=4를 대입하면 꼭짓점은 정의역 0≤x≤3 밖에 놓인다. 따라서 꼭짓점에서 계산한 값은 해당 구간에서의 최솟값이라고 할 수 없다.
이후 학생은 꼭짓점의 위치를 먼저 정의역과 비교하고, a<0 또는 a>3인 경우에는 구간의 양 끝값을 비교해야 한다는 순서를 세웠다. 계산 후 조건을 확인하는 방식에서, 조건을 먼저 판정한 뒤 최댓값·최솟값의 위치를 선택하는 방식으로 바뀐 것이다.
식의 모양을 바꾼 새 문항에서 경계값 처리
다음에는 이전 식을 복사하지 않고, 꼭짓점의 x좌표가 x=2b-1로 주어지고 정의역이 1≤x≤5인 새로운 관계식을 직접 만들었다. 학생은 꼭짓점이 정의역 안에 있으려면
1≤2b-1≤5
를 만족해야 하므로 1≤b≤3이라고 정리했다. 특히 b=1과 b=3에서는 꼭짓점이 각각 정의역의 끝점에 놓인다는 점도 따로 표시했다. 반대로 이 범위를 벗어나면 꼭짓점의 함수값을 최댓값·최솟값으로 바로 채택하지 않고, 두 경계에서의 함수값을 비교하도록 판단했다.
마지막에는 풀이를 역순으로 점검했다. 구한 최종 범위에서 꼭짓점이 정의역에 포함되는지 다시 대입하고, 경계값에서는 조건이 실제로 성립하는지 확인했다. 또 범위 밖의 값 하나를 넣어 꼭짓점이 구간 밖으로 나가는 반례를 직접 만들어 보면서, 제외한 조건이 최종 답에 반드시 반영되어야 한다는 점을 검증했다.