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상도동고3수학과외

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상도동 고3수학과외에서 합성함수 미분의 구조를 다시 세운 사례

서울특별시 동작구 상도동에서 공부하는 학생은 평일 귀가 시간과 학교별 시험 범위, 수행평가 일정을 함께 조정하며 미분 단원을 복습하고 있었다. 상도동 주소에 해당하는 고등학교는 확인되지 않았으며, 성남고등학교·수도여자고등학교·동작고등학교·경문고등학교·숭의여자고등학교 등 동작구 내 학교를 통학권 참고 자료로 삼아 학습 시간을 배분했다.

바깥함수만 미분한 풀이

학생은 다음 함수를 미분하면서 안쪽 함수의 변화율을 빠뜨렸다.

y=(x2+1)3

학생의 오답: y'=3(x2+1)2

이 식은 바깥함수 t3의 미분 결과인 3t2만 반영한 것으로 틀렸다. t=x2+1이므로 t가 x에 따라 변하는 비율인 2x도 곱해야 한다.

안쪽 함수의 변화까지 연결하기

먼저 함수의 구조를 바깥함수와 안쪽 함수로 나눈다.

  • 안쪽 함수: g(x)=x2+1
  • 바깥함수: f(t)=t3
  • f'(t)=3t2, g'(x)=2x

따라서 연쇄법칙에 의해

y'=f'(g(x))g'(x)=3(x2+1)2·2x=6x(x2+1)2

학생은 틀린 줄에 표시한 뒤, 괄호 안의 식이 단순한 상수가 아니라 x에 의해 변하는 함수인지 확인했다. 이후 빠진 g'(x)를 곱해 식을 다시 작성하고 대표값을 대입했다.

x=0일 때 원래 함수는 y=1이고, 미분계수는 수정된 식에서 y'=0이다. 실제로 x=0 부근에서 함수는 (x2+1)3 형태로 좌우 대칭이므로 x=0에서의 접선 기울기가 0이라는 점과도 일치한다. x=1을 대입하면 y'=6·1·22=24가 되어 계산 결과도 확인된다.

곱·몫·합성이 함께 있는 새 조건으로 검증

같은 식을 반복하지 않고 다음 함수를 독립적으로 풀었다.

y=(x2+1)2·(3x-1)/(x+2)   (x≠-2)

앞부분은 합성함수이고 두 인자의 곱이므로 곱의 미분법과 몫의 미분법을 함께 적용한다.

y'=4x(x2+1)·(3x-1)/(x+2)+(x2+1)2·7/(x+2)2

여기서

((3x-1)/(x+2))'={3(x+2)-(3x-1)}/{(x+2)2}=7/(x+2)2

이다. x=0을 대입하면 첫 번째 항은 0이고 두 번째 항은 7/4이므로 y'(0)=7/4이다. 학생은 미분식을 다시 원식에 대입해 x=0에서 같은 값이 나오는지 확인하고, 정의역에서 x=-2를 제외해야 한다는 조건도 함께 기록했다.

수업에서 달라진 모습

스스로 확인한 숙제

시험 결과보다 과정을 돌아보게 된 날, 선생님과 편하게 이야기를 나눌 수 있어 좋았습니다. 상도동에서 수업을 시작할 때만 해도 아이는 복잡한 계산이 나오면 조용히 막히곤 했는데, 어려운 단원의 숙제도 스스로 풀 부분은 기다려 주고 필요한 순간에만 힌트를 주셨습니다. 시험기간에는 대답하는 목소리가 한결 편안해져 작은 변화가 참 반가웠습니다.

★★★★★

시험 준비가 차분해졌어요

상도동에서 과외를 시작할 때만 해도 아이는 평일 귀가 후 문제를 풀다 막히면 금방 지쳐 정답만 확인하려 했습니다. 선생님은 수업 전 궁금한 문제를 미리 골라 보게 하고, 시험 기간에는 풀이 과정을 먼저 말하게 하면서 그날 할 일과 다음 복습을 나누어 챙겨 주셨습니다. 요즘은 수업 후 복습할 분량을 스스로 확인하고 책상에 앉는 날이 늘어 조금씩 달라진 모습이 느껴집니다.

★★★★☆

먼저 묻게 된 변화

시험 범위를 처음 확인하던 날, 아이가 예전처럼 굳은 표정으로 모르는 문제를 숨기지 않고 선생님께 먼저 물어보는 모습이 인상적이었습니다. 상도동에서 수업을 시작한 뒤 선생님은 대답을 재촉하지 않고 충분히 생각할 시간을 주셨고, 평일 저녁에도 아이가 스스로 숙제를 펼치는 날이 늘었습니다. 수학 수업이 있는 날을 덜 부담스러워하는 변화가 고마웠습니다.

★★★★★

모르는 걸 말하는 힘

상도동에서 수학 과외를 시작한 뒤 아이가 평일 귀가 후 책상에 앉는 모습이 한결 편안해졌습니다. 예전에는 막히면 금방 지쳤지만, 이제는 수업 전에 물어볼 문제를 골라 두고 풀이 과정을 먼저 설명하려고 합니다. 선생님도 부담 없는 속도로 숙제와 복습을 챙겨 주셔서 시험기간에는 할 일을 스스로 확인하는 날이 많아졌습니다.

★★★★☆

질문이 편해진 수업

상도동에서 과외를 시작할 때만 해도 아이는 틀리는 게 싫어 숙제를 자꾸 미뤘습니다. 선생님은 수업 전 질문을 준비하게 하고, 모르는 내용도 편하게 말하도록 천천히 이끌며 복습할 부분과 다음 과제를 나눠 주셨습니다. 요즘은 저녁에 수학부터 챙기고 질문할 때 눈치를 덜 보는 모습이 보여 안심됩니다.

★★★★★