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경기광주고2수학과외

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경기광주고2수학과외에서 확인한 삼각방정식의 해 확장

태전동에서 학교 프린트와 주간 문제를 함께 정리하던 중, 삼각방정식의 값을 구하는 과정은 따라오지만 새로운 식에서 주기성을 적용하는 순간 풀이가 끊겼다. 초월고등학교, 광남고등학교, 태전고등학교 등 학교별 일정과 문항 표현은 다를 수 있어, 특정 학교의 출제 경향으로 단정하기보다 식이 바뀌어도 해를 확장하는 판단을 확인하는 데 초점을 맞췄다.

cos x=0에서 π/2 하나만 남긴 이유

변형 문제에서 학생은 다음과 같이 적었다.

cos x=0 ⟹ x=π/2

π/2는 한 기본해일 뿐 전체 해가 아니다. 코사인 함수는 주기가 2π이고, 한 주기 안에서 cos x=0이 되는 각은 π/2와 3π/2이다. 따라서 실수 전체에서의 해는

x=π/2+nπ  (n∈ℤ)

이다. 즉, 기본해를 찾은 뒤 함수의 주기 또는 같은 값을 만드는 두 각의 관계를 이용해야 한다. 학생의 답안에서 빠진 것은 계산 결과가 아니라 해를 전체 구간으로 확장하는 단계였다.

부호가 바뀌어도 기본해와 주기를 먼저 분리하기

예를 들어 다음 방정식을 보자.

2cos x+1=0

먼저 계수를 정리하면

cos x=-1/2

한 주기 0≤x<2π에서 기본해는 2π/3, 4π/3이다. 코사인의 주기가 2π이므로 전체 해는

x=2π/3+2nπ 또는 x=4π/3+2nπ  (n∈ℤ)

처럼 써야 한다. 식의 계수와 부호가 달라졌다고 해서 직전 문제의 각을 그대로 옮길 수 없다. 먼저 삼각함수의 값으로 바꾸고, 한 주기 안의 기본해를 찾은 다음 주기를 붙이는 순서가 필요하다.

오류를 지우기 전에 답안 여백에 “기본해 하나를 전체 해로 착각하여 주기 확장을 빠뜨렸다”라고 적게 했다. 그 뒤 cos x=0의 풀이에서 π/2+nπ를 덧붙이고, 왜 주기가 π처럼 표현되는지 cos(x+π)=-cos x 관계까지 확인했다. 단순히 정답을 다시 베끼지 않고, 빠진 단계만 찾아 수정하게 한 것이다.

부등식에서는 경계와 주기 구간을 함께 기록하기

같은 판단이 부등식에서도 유지되는지 확인하기 위해

sin x≥1/2

를 제시했다. 한 주기 0≤x≤2π에서는

π/6≤x≤5π/6

이고, 전체 해는

π/6+2nπ≤x≤5π/6+2nπ  (n∈ℤ)

이다. 여기서는 등호가 포함되므로 두 경계각을 모두 포함해야 한다. 이전처럼 각 하나만 적거나 주기를 누락하면 부등식의 해 전체를 표현하지 못한다.

새 표현에서도 주기 확장이 남아 있는지 확인

마지막으로 다음 문제를 별도로 풀게 했다.

1-2sin x=0,   -π≤x≤π

식은 sin x=1/2가 되므로 일반해는 x=π/6+2nπ 또는 x=5π/6+2nπ이다. 주어진 범위에 맞추면 해는

x=π/6, 5π/6

이다. 이번에는 먼저 기본해를 적고, 일반해에 주기 를 붙인 뒤 범위 밖 값을 제거했다. 계수와 부호가 달라진 식에서도 오류 원인을 먼저 문장으로 밝히고, 기본해·주기·범위 확인을 차례로 남겼다면 주기성을 실제 풀이에 적용한 것으로 판단할 수 있다.

수업에서 달라진 모습

모르는 걸 말하는 힘

경기광주에서 수학과외를 시작한 뒤, 아이가 수업이 끝나면 틀린 문제부터 다시 펼쳐 보는 모습이 눈에 띄었습니다. 원래는 답을 알고도 맞는지 묻기 어려워했는데, 선생님이 편하게 질문하도록 기다려 주고 시험 전에는 숙제 우선순위를 조정해 무리 없이 복습하게 했습니다. 요즘은 무엇을 다시 봐야 할지 스스로 정리하는 시간이 조금씩 생겼습니다.

★★★★★

숙제를 챙기는 습관

경기광주에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 틀리는 것을 싫어해 어려운 문제 하나를 붙잡고 오래 고민하곤 했습니다. 선생님은 답을 재촉하지 않고 충분히 생각하게 한 뒤, 그날 할 일과 다음에 복습할 내용을 분명히 나눠 주셨고 숙제를 마치면 수업에서 배운 것을 제게 설명하는 모습도 조금씩 늘었습니다. 요즘은 수업 날을 예전처럼 부담스러워하지 않아 부모로서 안심이 됩니다.

★★★★☆

밀리지 않는 과제

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모르는 걸 말하는 힘

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틀린 문제를 다시 보는 법

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