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구로동고3수학과외

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구로동 고3 수학과외에서 확인한 로그함수 미분의 조건 점검

구로동의 구로고등학교, 구일고등학교, 구현고등학교에 다니는 학생들은 학교와 주거지 사이의 이동 시간에 따라 공부 리듬이 달라질 수 있다. 구로역이나 구로디지털단지 주변에서 수업 뒤 바로 복습하는 학생과 아파트 생활권에서 늦은 시간 재풀이하는 학생 모두, 로그 미분에서는 계산보다 밑과 정의역을 먼저 확인해야 한다.

기억한 미분식을 먼저 적은 오답

학생은 다음 함수의 도함수를 구하는 과정에서 중간식을 외워 둔 형태로 먼저 적었다.

문제: \(f(x)=\log_{1/3}(x^2+1)\)일 때 \(f'(x)\)를 구하여라.

학생의 풀이에는 다음과 같은 줄이 나타났다.

오답: \(f'(x)=\dfrac{2x}{\ln(3)(x^2+1)}\)

이 식은 틀렸다. 밑이 \(1/3\)이므로

\[ \log_{1/3}u=\frac{\ln u}{\ln(1/3)} \]

이고, \(\ln(1/3)=-\ln 3\)이다. 따라서 분모의 부호를 반드시 음수로 반영해야 한다. 합성함수 \(u=x^2+1\)의 도함수는 \(u'=2x\)이므로 정확한 결과는

\[ f'(x)=\frac{1}{\ln(1/3)}\cdot\frac{2x}{x^2+1} =-\frac{2x}{(x^2+1)\ln 3} \]

이다. 또한 \(x^2+1>0\)이므로 정의역은 모든 실수이고, 밑 \(1/3\)은 \(0<1/3\neq1\)을 만족한다.

틀린 줄에서 조건과 변수 관계를 다시 확인하기

학생은 오답 줄에 밑줄을 긋고, 먼저 밑의 범위로그 안쪽 함수의 값을 따로 적었다.

  • \(0<a=1/3\neq1\)
  • \(x^2+1>0\)
  • \(\dfrac{d}{dx}\log_a u=\dfrac{u'}{u\ln a}\)

그다음 \(\ln(1/3)=-\ln3\)을 대입해 부호를 수정했다. \(x=1\)을 넣으면 올바른 도함수는

\[ f'(1)=-\frac{2}{2\ln3}=-\frac1{\ln3} \]

이다. 원함수는 밑이 \(1/3\)인 로그함수이므로 \(x>0\)에서 감소해야 한다. 실제로 \(x=1\)에서 도함수가 음수이므로 그래프의 방향과도 일치한다. 이처럼 부호를 계산 결과뿐 아니라 함수의 증가·감소와 연결해 검산했다.

합성 구조가 달라진 문제로 독립 검증

같은 식을 반복하지 않고 밑과 합성함수를 바꾸어 다음 문제를 제시했다.

검증 문제: \(g(x)=\log_{1/5}(3x-2)\)의 도함수와 정의역을 구하여라.

이번에는 먼저 \(3x-2>0\)을 적어 \(x>2/3\)을 확인한 뒤 미분하도록 했다.

\[ g'(x)=\frac{3}{(3x-2)\ln(1/5)} =-\frac{3}{(3x-2)\ln5} \]

\(x=1\)을 대입하면

\[ g'(1)=-\frac3{\ln5}<0 \]

이므로 밑이 \(0<1/5<1\)인 로그함수가 정의역에서 감소한다는 사실과도 맞는다. 학생은 새로운 밑과 일차식이 제시되어도 밑의 조건 확인 → 로그 안쪽의 정의역 확인 → 합성함수 미분 → 부호 검산의 순서를 유지하며 중간식을 무작정 기억해 쓰는 오류를 줄였다.

수업에서 달라진 모습

모르는 걸 말하는 힘

구로동에서 수학 과외를 시작했을 때는 숙제를 펼치기까지 오래 걸리고, 수업에서 배운 내용도 집에서는 잘 돌아보지 않았습니다. 선생님은 풀이 흔적을 함께 살피며 컨디션이 좋지 않은 날엔 문제 수를 줄여 핵심만 정리해 주셨고, 이제는 모르는 부분을 다시 설명해 달라는 말도 한결 편하게 하게 됐습니다.

★★★★★

틀린 문제를 다시 보는 법

처음에는 구로동에서 수학 과외를 시작해도 집중이 자주 끊기고, 시험 전이면 불안한 마음에 새 문제만 많이 풀려고 했습니다. 선생님은 방학 첫 주 계획을 세울 때 아이의 복습 습관을 살피고, 진도가 빠른 날에는 남은 시간에 오답을 함께 확인하며 이해 여부를 먼저 봐주셨습니다. 학교 일정이 바뀌어도 계획을 다시 조정하는 모습이 한결 편안해져 부모로서 안심이 됐습니다.

★★★★★

다시 보는 습관의 변화

구로동에서 수학 과외를 시작한 뒤 아이가 문제를 풀고도 풀이를 설명하지 않으려는 모습이 조금씩 보였습니다. 선생님은 진도를 서두르기보다 그날 집중 상태를 살피며 기초 문제로 돌아가 실수한 이유를 함께 정리해 주셨고, 복습을 미룬 날에도 다음 날 다시 이어가는 습관이 생겼습니다.

★★★★★

시험 전에 생긴 여유

구로동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 시험이 다가오면 아는 문제도 답을 몇 번씩 확인하던 아이가 조금 편안해졌습니다. 주말에 늦잠을 자 수업 시간에 집중이 흐트러진 날에도 선생님은 진도만 서두르지 않고 이해한 정도를 살폈고, 수업 시간을 조정한 뒤에는 부모에게 결과뿐 아니라 학습 태도까지 자세히 알려주셨습니다. 요즘은 수업 전에 궁금한 문제를 스스로 표시해두는 모습이 보입니다.

★★★★☆

숙제를 챙기는 습관

수행평가 준비와 시험공부가 겹친 주간에도 아이는 숙제를 예전처럼 급하게 끝내지 않고, 틀린 문제를 따로 모아 다시 살펴보았습니다. 구로동에서 수학 과외를 시작한 뒤 선생님이 수업 끝에 그날 복습할 내용을 몇 가지로 줄여 주고, 아이의 반응에 맞춰 부담 없이 진행해 주신 덕분입니다. 한 문제에 막혀도 공부 전체를 포기하지 않는 모습이 보여 부모로서 안심이 됐습니다.

★★★★★