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고척동고3수학과외

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고척동 고3수학과외, 로그함수 미분에서 최초 오류 찾기

고척동에서 고척고등학교와 경인고등학교에 다니는 학생들은 학교별 시험 범위와 수행평가 일정, 평일 귀가 시간이 서로 다를 수 있다. 고척푸르지오아파트와 삼익아파트 생활권의 고3 학생 사례에서는 긴 풀이를 한꺼번에 외우기보다, 귀가 후 짧은 시간에도 중간식의 조건과 계수를 확인하는 방식으로 학습을 정리했다.

자연로그와 밑이 다른 로그를 구별한 풀이

학생이 풀이한 문제는 다음과 같다.

함수 \(f(x)=\log_3(2x-1)\)의 도함수를 구하여라.

먼저 로그의 정의역은 \(2x-1>0\)이므로 \(x>\frac12\)이다. 밑 \(3\)은 \(e\)가 아니므로

\[ \frac{d}{dx}\log_a u(x)=\frac{u'(x)}{u(x)\ln a} \]

를 적용해야 한다. 따라서

\[ f'(x)=\frac{2}{(2x-1)\ln3} \]

가 정확한 답이다.

‘계산 실수’가 아니라 조건 누락으로 표시하기

학생의 답안에는 다음과 같이 적혀 있었다.

\[ f'(x)=\frac{2}{2x-1} \]

이 식은 오답이다. \(\log_3 x\)를 \(\ln x\)처럼 미분하여 \(\ln3\)을 빠뜨렸기 때문이다. 밑이 \(e\)일 때만 \(\ln e=1\)이므로 생략할 수 있다. 또한 원래 함수가 정의되려면 \(2x-1>0\)이라는 조건도 함께 확인해야 한다.

  • □ 밑이 \(e\)인가?
  • □ 로그 안의 함수 \(u(x)=2x-1\)을 확인했는가?
  • □ \(u'(x)=2\)를 분자에 반영했는가?
  • □ \(u(x)>0\)인 정의역을 확인했는가?
  • □ 분모에 \(\ln3\)을 남겼는가?

학생은 틀린 줄에 밑줄을 긋고, \(\log_3 x=\frac{\ln x}{\ln3}\)로 역계산했다.

\[ \log_3(2x-1)=\frac{\ln(2x-1)}{\ln3} \]

그러면

\[ \frac{d}{dx}\left(\frac{\ln(2x-1)}{\ln3}\right) =\frac{1}{\ln3}\cdot\frac{2}{2x-1} =\frac{2}{(2x-1)\ln3} \]

가 되어 출발식에서 누락한 계수가 \(\ln3\)임을 확인할 수 있다. 예를 들어 \(x=1\)을 대입하면 정확한 도함수는 \(\frac{2}{\ln3}\)이고, 오답은 \(2\)이므로 두 식이 같지 않다.

조건을 바꾼 독립 검증

같은 유형을 반복하지 않고 밑과 로그 안의 식을 바꾸어 다음 문제를 풀었다.

\(g(x)=\log_{\frac12}(5-2x)\)의 도함수와 정의역을 구하여라.

밑은 \(0<\frac12\ne1\)이므로 로그의 밑 조건을 만족한다. 로그 안의 식에서 \(5-2x>0\)이어야 하므로 정의역은 \(x<\frac52\)이다. 미분하면

\[ g'(x)=\frac{-2}{(5-2x)\ln\frac12} =\frac{2}{(5-2x)\ln2} \]

이다. \(x=1\)을 대입하면 \(g'(1)=\frac{1}{2\ln2}\)가 된다. 밑이 \(e\)가 아닌데도 \(\ln\frac12\)를 생략하지 않았고, 부호와 정의역까지 함께 확인하면서 수정 기준이 실제 풀이에 적용되었는지 검증했다.

수업에서 달라진 모습

모르는 걸 말하는 힘

첫 수업을 마친 아이가 고척동에서 돌아오는 길에 오늘 배운 내용을 제법 자세히 이야기해 놀랐습니다. 원래 낯을 많이 가리고 풀이가 길어지면 포기하곤 했는데, 선생님이 답을 바로 알려주기보다 어디까지 이해했는지 차분히 물어봐 주셨다고 합니다. 몇 차례 지나자 모르는 문제도 그냥 넘기지 않고 다시 질문하는 모습이 보여 성적보다 반가웠습니다.

★★★★★

질문이 편해진 수업

고척동에서 수학 과외를 시작한 뒤 아이가 질문할 문제를 스스로 표시해 두는 모습이 눈에 띄었습니다. 시험이 다가와도 새 문제만 서두르지 않고, 선생님과 정한 계획에 따라 지난주 오답을 다시 살펴보며 부족한 부분을 채웠습니다. 틀린 뒤에도 쉽게 가라앉지 않고 다시 이어가는 태도가 생겨 학부모로서 든든했습니다.

★★★★★

먼저 묻게 된 변화

예전에는 수업 전에 질문할 문제를 따로 표시하지 않았는데, 고척동에서 수업을 시작한 뒤에는 지난주에 틀린 문제를 다시 적어 가는 습관이 생겼습니다. 시험이 가까워지자 선생님께서 새 진도보다 부족한 부분을 먼저 살피고, 제가 부담을 느끼지 않도록 속도를 조절해 주셨습니다. 틀린 뒤에도 오래 속상해하지 않고 다시 풀어 보려는 제 모습을 보며 수업에 조금씩 익숙해지고 있음을 느꼈습니다.

★★★★☆

모르는 걸 말하는 힘

고척동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 늦은 시간까지 숙제를 하면서도 틀린 문제를 피하지 않는 모습이 눈에 들어왔습니다. 원래 혼자 해결하려고 답을 여러 번 확인하던 아이인데, 선생님은 숙제를 무리하게 늘리지 않고 해낼 수 있는 양으로 나눠 주셨습니다. 수업을 지켜보니 한참 망설이다가 처음 질문을 꺼내는 순간에도 집중이 흐트러지지 않았고, 요즘은 숙제가 밀려도 할 수 있는 것부터 시작합니다.

★★★★★

질문이 편해진 수업

고척동에서 수학 과외를 시작한 뒤에도 아이는 풀이를 설명하기보다 숙제부터 끝내려는 편이었습니다. 어느 날 선생님이 진도를 잠시 멈추고 틀린 이유를 함께 이야기하는 모습을 보니, 아이가 부담 없이 질문하고 스스로 풀이를 다시 말해보더군요. 복습을 미루는 날에도 다음 날 다시 이어가는 습관이 생긴 것이 성적보다 먼저 느껴진 변화였습니다.

★★★★☆