소촌동 정광고등학교 수학과외







주기와 진폭만으로 식을 정할 수 없었던 순간
소촌동에서 수학 과외를 받던 학생은 서술형 문제의 그래프 조건을 읽고 삼각함수 식을 구성하는 과정에서 답을 거의 완성했다. 문제에는 진폭이 2이고 주기가 6인 함수라는 정보가 주어졌으며, 그래프가 중간선에서 위로 시작한다는 조건도 포함되어 있었다.
학생은 먼저 진폭을 2로 보고 식을 y=2sin bx 형태로 잡았다. 주기 공식 \(T=\frac{2\pi}{|b|}\)에 주기 6을 대입하여 \(b=\frac{\pi}{3}\)을 계산한 뒤, 후보를 고르기 전에 이 값을 확인하는 식도 한 줄 적었다. 여기까지는 문제에서 요구한 값에 접근했지만, 왜 사인함수를 선택했는지와 이 식이 어떤 조건에서 성립하는지는 풀이에 드러내지 않았다.
계산 결과와 그래프 조건을 따로 확인한 이유
학생이 멈춘 지점은 \(y=2\sin\frac{\pi}{3}x\)를 얻은 다음이었다. 진폭과 주기는 맞지만, 같은 진폭과 주기를 가진 \(y=2\cos\frac{\pi}{3}x\)도 가능하므로 그래프의 출발 상태를 확인해야 했다. 이 문제에서는 \(x=0\)에서 함수값이 중간선이고 오른쪽으로 갈수록 증가한다는 조건이 사인함수 선택의 근거가 된다.
교정할 때는 두 조건을 한 칸에 섞어 쓰지 않고 다음처럼 나누어 계산했다.
- 진폭 조건: \(\lvert A\rvert=2\)이므로 \(A=2\)
- 주기 조건: \(\frac{2\pi}{|b|}=6\)이므로 \(|b|=\frac{\pi}{3}\)
- 출발 조건: \(x=0\)에서 중간선을 지나며 증가하므로 사인형 \(y=2\sin\frac{\pi}{3}x\) 선택
이렇게 적자 진폭과 주기는 크기와 반복 간격을 정하고, 출발 방향은 사인과 코사인 중 어떤 형태를 사용할지 판단하게 한다는 차이가 분명해졌다. 특히 \(b=-\frac{\pi}{3}\)으로 두면 주기는 같아도 증가 방향이 달라지므로 부호까지 그래프 조건과 함께 확인해야 했다.
선택지를 없앤 뒤 식을 완성한 과정
이후에는 보기 없이 진폭이 3, 주기가 4인 함수가 \(x=0\)에서 중간선을 지나 아래로 시작한다는 새 문항을 풀었다. 학생은 먼저 \(\frac{2\pi}{|b|}=4\)에서 \(|b|=\frac{\pi}{2}\)를 구하고, 아래로 시작한다는 조건에 따라 \(y=3\sin\left(-\frac{\pi}{2}x\right)\)를 세웠다.
마지막에는 \(x=0\)에서 함수값이 0인지, 작은 양의 \(x\)에서 값이 음수가 되는지, \(x\)가 4만큼 증가했을 때 같은 값으로 돌아오는지를 차례로 점검했다. 학생은 단순히 주기와 진폭을 계산하는 데서 멈추지 않고, 각 조건이 식의 어느 부분을 결정하는지 스스로 설명하며 답을 확정했다.
진폭은 세로 크기, 주기는 반복 간격을 정하고, 시작점과 진행 방향은 그 식이 실제 조건에 맞는지 판별한다.