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금오동고2수학과외

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금오동고2수학과외에서 연속과 미분가능을 구분할 때는 계산을 서두르기보다 한 점의 좌우극한과 함숫값을 먼저 맞춰야 한다. 금오주공3단지와 금오 현대아이파크아파트에서 의정부시 내 학교로 통학하며 과제와 시험을 병행하는 상황에서는 풀이 여백에 조건을 짧게 남기는 습관이 특히 중요하다.

|x|의 연속성을 미분가능성으로 잘못 바꾼 줄

풀이 여백에 다음과 같은 문장이 남아 있었다.

f(x)=|x|는 x=0에서 연속이므로 미분가능하다.

앞부분은 맞지만 결론은 틀렸다. 연속인지 확인하려면

lim(x→0-) |x| = 0, lim(x→0+) |x| = 0, f(0)=0

이므로 세 값이 같아 x=0에서 연속이다. 그러나 미분가능성을 판단하려면 좌우 미분계수를 비교해야 한다.

lim(h→0-) (|h|-0)/h = -1

lim(h→0+) (|h|-0)/h = 1

좌우 미분계수가 다르므로 미분가능하지 않다. 즉, 연속은 끊어지지 않는다는 뜻이고 미분가능은 그 점에서 좌우 변화율까지 같다는 뜻이다.

계수 조건은 극한을 맞춘 뒤 미분계수로 나눈다

다음 함수에서 x=1에서 연속이고 미분가능하도록 a,b,c의 조건을 정해 보자.

f(x) = { ax+2  (x<1),   x²+bx+c  (x≥1) }

먼저 연속 조건은 좌극한, 우극한, 함숫값을 비교하는 것이다.

lim(x→1-) f(x)=a+2

lim(x→1+) f(x)=f(1)=1+b+c

따라서

a+2=1+b+c

미분가능성을 위해서는 각 부분의 기울기도 같아야 한다.

왼쪽 미분계수=a

오른쪽 미분계수=2+b

그러므로

a=2+b

이를 연속 조건에 대입하면

(b+2)+2=1+b+c

c=3

결국 이 함수가 x=1에서 연속이고 미분가능하려면

a=b+2, c=3

이어야 한다. 연속 조건만 확인하면 a+2=1+b+c까지만 얻으므로, 그것만으로 미분가능하다고 결론내릴 수 없다.

잘못된 줄과 수정한 줄을 나란히 확인하기

잘못된 풀이 수정한 풀이
연속이면 미분가능 좌극한=우극한=f(1)을 먼저 확인한 뒤 좌우 미분계수를 비교
|x|는 0에서 연속 → 미분가능 좌우 미분계수 -1, 1이므로 미분불가능
a+2=1+b+c만 작성 a+2=1+b+c, a=2+b를 각각 작성

이 비교 훈련에서는 문제의 식 위에 먼저 연속: 값 비교, 미분가능: 기울기 비교를 적는다. 그 다음 x=1에서 왼쪽 식과 오른쪽 식을 따로 계산해 한 줄씩 남긴다. 이렇게 해야 계수와 부호가 달라졌을 때도 연속 조건만으로 답을 확정하지 않게 된다.

부호가 바뀐 함수에서 다시 확인하는 조건

이번에는 다음 함수로 판단 순서를 점검한다.

g(x) = { -px+4  (x<2),   -x²+qx+r  (x≥2) }

x=2에서 연속이 되려면

-2p+4=-4+2q+r

이어야 한다. 미분가능성까지 요구하면 좌우 미분계수를 비교하여

-p=-4+q

즉, q=4-p이다. 이 값을 연속 조건에 넣으면

-2p+4=-4+2(4-p)+r

r=0

따라서 검증 결과는 q=4-p, r=0이다. 앞의 함수처럼 계수의 차가 +2로 나타나는 것이 아니라, 부호가 바뀐 오른쪽 식 때문에 q=4-p가 된다. 식을 기존 예제와 비슷하다고 보고 결과를 억지로 맞추면 안 된다.

p=3, q=1, r=0을 대입하면 왼쪽과 오른쪽 함수값은 모두 -2, 좌우 미분계수는 모두 -3이므로 연속이고 미분가능하다. 반면 p=3, q=1, r=1이면 좌우 미분계수는 같아도 함수값이 달라져 연속이 아니므로 미분가능하지 않다.

수업에서 달라진 모습

모르는 걸 말하는 힘

금오동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 수업이 끝나면 아이가 모르는 문제를 숨기지 않고 먼저 이야기하기 시작했습니다. 숙제를 거의 끝내고 한 문제만 남았을 때도 선생님은 틀렸다고 바로 지적하지 않고 생각이 달라진 지점을 함께 찾아주셨습니다. 시험기간에는 궁금했던 내용을 먼저 꺼내는 모습이 보여 성적보다 반가운 변화를 느꼈습니다.

★★★★★

질문이 편해진 수업

금오동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 답이 바로 나오지 않으면 금세 불안해하며 계산이 조금만 복잡해도 손을 놓곤 했습니다. 그런데 시험을 보고 온 날 선생님께 먼저 질문을 드렸고, 선생님은 틀린 풀이를 처음부터 다시 시키기보다 어긋난 지점만 짚은 뒤 스스로 이어갈 시간을 주셨습니다. 요즘은 숙제를 마친 뒤 수업에서 배운 내용을 먼저 이야기하는 날이 생겨 부모로서 그 작은 변화가 참 반갑습니다.

★★★★★

먼저 묻게 된 변화

금오동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 늦은 시간까지 숙제가 남아도 아이가 예전처럼 아예 손을 놓지는 않게 됐습니다. 혼자 풀다 틀린 문제를 표시만 하던 아이에게 선생님은 먼저 질문하기 편한 분위기를 만들어 주고, 할 수 있는 양만 나누어 복습을 챙겼습니다. 옆에서 지켜보니 막힌 문제를 조심스럽게 물어보는 모습이 가장 반가웠습니다.

★★★★★

모르는 걸 말하는 힘

금오동에서 과외를 시작한 뒤, 저녁마다 숙제를 미루던 제가 수업 10분 전부터 틀린 문제를 다시 살펴보게 됐습니다. 선생님은 모른다고 해도 괜찮다며 이해한 부분부터 천천히 물어봐 주셔서 질문하기가 편했습니다. 이제는 틀린 문제를 그냥 넘기지 않고 한 번 더 생각해 보려 합니다.

★★★★★

숙제를 챙기는 습관

주말 오전 숙제를 시작할 때면 아이가 한참 머뭇거리곤 했는데, 금오동에서 수학과외를 시작한 뒤 선생님이 그날 집중 상태를 살피며 수업 속도를 조절해 주셨습니다. 실수한 풀이를 숨기려던 아이에게 같은 내용을 다른 말로 차분히 설명해 주고 무리하게 진도를 나가지 않으니, 시험 일주일 전에도 복습과 숙제를 예전보다 편하게 시작하는 모습이 보였습니다.

★★★★☆