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상암동고2수학과외

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상암동고2수학과외에서 확인한 지수방정식의 그래프 읽기

상암고등학교의 학교 프린트와 수행평가 준비가 겹치는 주간에는 같은 지수방정식도 식의 모양이 바뀌어 제시될 수 있다. 상암8단지와 월드컵파크 일대처럼 통학·학습 일정이 서로 다른 생활권에서는 풀이 시간을 길게 확보하기보다, 그래프와 식 사이의 연결을 짧은 과정으로 정확히 남기는 것이 중요하다.

2x = -3이라는 오답이 그래프와 충돌하는 이유

다음 방정식을 살펴보자.

22x - 5·2x + 6 = 0

학생은 2x를 t로 치환한 뒤

t2 - 5t + 6 = 0

(t - 2)(t - 3) = 0

까지는 계산했다. 그러나 그래프 변형 문제에서 한 교점의 값을 옮기는 과정에서 2x = -3이라는 후보를 찾으려 했다.

이 식은 실수 범위에서 해를 가질 수 없다. 지수함수 2x의 값은 모든 실수 x에 대하여 양수이므로 2x > 0이다. 따라서 치환한 변수도 t = 2x > 0이라는 조건을 반드시 함께 가져야 한다.

치환한 이차방정식의 근을 원래 그래프에 되돌리기

위 식에서 t의 두 근은 2와 3이고 모두 양수이다. 그러므로

2x = 2 → x = 1

2x = 3 → x = log23

이 되어 실근은 2개이다. 여기서 t의 근 개수와 x의 실근 개수를 무조건 같다고 쓰는 것이 아니라, t가 2x의 치역인 양수 범위에 속하는지 확인해야 한다.

답안에는 먼저 t = 2x > 0을 적고, 이차방정식의 근을 구한 뒤 양수인 근만 원래 식으로 되돌린다. 예를 들어 t = -3이 나왔다면 대입 계산을 길게 하지 않아도 2x > 0과 모순이므로 제거할 수 있다. 반대로 t = 2, 3은 각각 원래 식에 대입하여

22 - 5·2 + 6 = 0,   32 - 5·3 + 6 = 0

을 확인할 수 있다.

그래프가 바뀌어도 유지해야 하는 판단

이번에는 같은 원리를 다른 표현으로 확인한다.

y = 22x - 5·2x + 6의 그래프와 x축의 교점 개수를 구한다고 하자. t = 2x로 놓으면 t > 0이고, 교점 조건은

t2 - 5t + 6 = 0

이다. 양의 t값 2와 3이 각각 x값 1, log23에 대응하므로 그래프는 x축과 두 번 만난다.

이때 그래프의 세로축 값을 단순히 x값으로 읽으면 안 된다. 그래프에서 먼저 y = 2x의 양수 범위를 확인하고, 표시된 교점의 값을 2x = t로 해석한 다음 x로 변환해야 한다.

계수와 부호가 달라진 식으로 확인하기

다음 방정식을 별도로 제시한다.

32x - 4·3x - 5 = 0

u = 3x > 0으로 두면

u2 - 4u - 5 = 0

(u - 5)(u + 1) = 0

이므로 u = 5 또는 u = -1이다. 하지만 3x = -1은 불가능하고, u = 5만 남는다. 따라서 실근은

x = log35

하나이다. 풀이 중에는 “두 근이 나왔으므로 실근도 2개”라고 끝내지 말고, 각 근이 지수함수의 치역에 들어가는지 표시해야 한다.

수업에서 달라진 모습

스스로 확인한 숙제

상암동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 틀린 문제를 다시 보는 게 싫어 숙제를 몰아서 하곤 했습니다. 선생님은 맞힌 문제도 풀이를 짧게 설명해보게 하며 속도보다 이해를 살폈고, 다음 시험 계획을 세운 뒤에는 공부를 시작하는 표정도 한결 편안해졌습니다. 이제는 틀린 이유를 답보다 먼저 생각해보려 합니다.

★★★★★

질문이 편해진 수업

상암동에서 수학과외를 시작하기 전에는 답이 바로 나오지 않으면 불안해서 숙제를 미루다 한꺼번에 하곤 했습니다. 시험을 보고 돌아온 날 선생님은 풀이를 처음부터 다시 시키기보다 어디서 어긋났는지 함께 찾아 주셨고, 이해했는지를 살피며 차분히 설명해 주셨습니다. 어느 날은 제가 먼저 질문을 했고, 집에 와서 수업 이야기를 꺼내는 모습도 조금씩 늘었습니다.

★★★★☆

흔들리지 않는 시험 준비

상암동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 설명을 들으면 알겠다고 하면서도 혼자 풀 때 자주 멈췄고, 시험 전에는 갑자기 공부량을 늘리곤 했습니다. 선생님은 학교 행사로 시간이 빠듯한 날에도 다음 수업까지 할 일을 짧게 나누어 주고, 복습한 뒤 다시 시도할 시간을 남겨 주셨습니다. 계획이 밀려도 당황하지 않고 스스로 일정을 조정해 이어 가는 모습이 보여 학부모로서 반가웠습니다.

★★★★★

실수를 넘기지 않는 습관

상암동에서 과외를 시작할 때만 해도 아이는 답이 바로 나오지 않으면 금세 긴장했습니다. 선생님은 틀린 풀이를 처음부터 다시 시키지 않고 막힌 부분을 함께 찾아 주며, 시험 전날에는 복습할 내용을 아이와 상의해 정했습니다. 요즘은 수업이 끝나면 배운 내용을 먼저 이야기하고, 다음 공부를 스스로 챙기려는 모습도 보입니다.

★★★★★

질문이 편해진 수업

상암동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 틀린 문제를 표시해 둔 채 다시 보기를 미루곤 했습니다. 선생님은 질문할 문제를 함께 정리하고 부담 없이 대화하며, 시험 전에는 새 진도보다 부족한 부분을 돌아본 뒤 스스로 풀어볼 시간을 남겨 주셨습니다. 요즘은 지난주에 틀린 문제도 다시 꺼내 보고, 막혀도 금방 포기하지 않는 모습이 보여 흐뭇합니다.

★★★★☆