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동대문고3수학과외

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동대문 고3 수학과외에서 확인한 합성함수 미분의 부호

동대문구의 동국대학교사범대학부속고등학교, 청량고등학교, 해성여자고등학교 등에서 방과후 이동을 마친 뒤 확보한 자습시간에는 계산량보다 한 줄의 조건과 함수 구조를 확인하는 연습이 중요하다. 이번 학생은 답을 고치는 속도는 빠르지만, 처음 잘못된 줄을 찾지 않고 마지막 식만 바꾸는 습관이 있었다.

바깥 함수와 안쪽 함수를 분리한 풀이

다음 함수를 미분했다.

f(x)=cos(2x2-3x+1)

안쪽 함수를 g(x)=2x2-3x+1로 두면

g′(x)=4x-3

이고, 바깥 함수의 미분은 (cos u)′=-sin u이다. 따라서 합성함수 미분법에 따라

f′(x)=-sin(g(x))·g′(x)=-sin(2x2-3x+1)(4x-3)

가 되어야 한다.

재풀이에서 드러난 첫 오답

f′(x)=sin(2x2-3x+1)(4x-3)

이 식은 오답이다. 학생은 안쪽 함수의 미분인 4x-3은 정확히 계산했지만, cos(g(x))를 미분할 때 생기는 바깥 부호 −를 빠뜨렸다. 마지막 답에 마이너스만 덧붙이는 방식으로 끝내면 왜 틀렸는지 남지 않으므로, 처음 잘못된 줄부터 표시해야 한다.

틀린 줄부터 다시 검산하는 과정

  • 틀린 줄 표시: (cos u)′=sin u라고 적은 부분에 밑줄을 긋는다.
  • 함수 관계 확인: 바깥 함수는 cos u, 안쪽 함수는 u=g(x)=2x2-3x+1임을 따로 적는다.
  • 식 수정: (cos u)′=-sin u이므로 f′(x)=-sin(g(x))g′(x)로 고친다.
  • 대입 검산: x=1이면 g(1)=0, g′(1)=1이므로 정확한 도함수는 f′(1)=-sin0·1=0이다.

또한 x=1 근처에서 g(x)가 증가하므로 cos(g(x))는 g(x)=0을 지난 직후 감소해야 한다. 그래프의 변화 방향도 음의 부호와 일치하는지 확인해 계산 결과를 검산했다.

곱셈에서 나눗셈으로 바꾼 독립 검증

같은 식을 반복하지 않고 다음 문제로 첫 판단을 다시 확인했다.

h(x)=cos((x2+1)/(x-2)), x≠2

이번에는 안쪽 함수를 q(x)=(x2+1)/(x-2)로 두고, 먼저 정의역 조건 x≠2를 표시한다.

몫의 미분으로

q′(x)={(2x)(x-2)-(x2+1)}/{(x-2)2}={(x2-4x-1)}/{(x-2)2}

이므로

h′(x)=-sin((x2+1)/(x-2))·(x2-4x-1)/(x-2)2

이다. x=3을 대입하면 q(3)=10, q′(3)=-4이므로

h′(3)=-sin10·(-4)=4sin10

이 된다. 곱셈 형태에서 몫 형태로 조건과 계수를 바꾸어도 cos의 바깥 미분 부호는 반드시 유지되는지 확인한 것이다.

수업에서 달라진 모습

모르는 걸 말하는 힘

동대문에서 수학 과외를 시작한 뒤 아이가 수업에서 맞힌 문제도 다시 설명해보며 복습하는 모습이 눈에 띄었습니다. 원래는 질문을 어려워하고 계산이 복잡하면 금방 포기했지만, 선생님은 학교 과제와 시험 일정을 살펴 그 주 수업량을 조절해 부담을 덜어주셨습니다. 오답 공책을 펼쳐 숙제를 정리하는 습관이 생겼고, 이제는 어려운 문제도 바로 피하지 않습니다.

★★★★★

질문이 편해진 수업

처음 동대문에서 수학 과외를 시작했을 때는 집중이 금방 흐트러져 모르는 문제도 답지부터 찾곤 했습니다. 선생님은 틀렸다고 바로 말하지 않고 제가 어느 부분에서 생각을 달리했는지 차분히 물으며 스스로 이어갈 시간을 주셨습니다. 요즘은 숙제하다 막힌 문제를 표시해 두었다가 수업에서 먼저 질문하는 일이 조금씩 늘었습니다.

★★★★★

먼저 묻게 된 변화

동대문에서 수학 과외를 시작한 뒤 아이가 모르는 문제에 표시해 두었다가 수업 시간에 먼저 질문하는 모습이 생겼습니다. 선생님은 학교 과제와 시험 일정을 살펴 숙제와 복습량을 조절하고, 지난주에 틀린 문제도 다시 확인해 주셨습니다. 시험기간에도 어려운 문제를 바로 답지로 넘기지 않아 부모로서 조금 안심이 됐습니다.

★★★★☆

모르는 걸 말하는 힘

늦은 시간까지 숙제가 남은 날에도 예전처럼 아예 손을 놓지 않고, 할 수 있는 문제부터 시작하는 모습이 보였습니다. 동대문에서 수학 과외를 받으며 아이가 처음으로 모르는 부분을 조심스럽게 물었고, 선생님은 틀린 문제도 부담 없이 다시 살펴보게 해주셨습니다. 숙제는 무리하지 않도록 나눠 주셔서 학부모로서도 한결 안심됐습니다.

★★★★★

질문이 편해진 수업

동대문에서 수학 과외를 시작한 뒤, 시험 일주일 전에도 아이가 공부를 미루기보다 정해진 시간에 책상에 앉는 모습이 보였습니다. 어려운 문제를 만나면 다음 진도로 넘어가려 했지만, 선생님께서 중간중간 편하게 질문을 이끌어 주고 무리하게 진도를 재촉하지 않으셨습니다. 수업이 끝난 뒤에는 오늘 배운 내용을 스스로 다시 살펴보는 습관도 조금씩 생겨 부모로서 안심이 됐습니다.

★★★★★