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망우동고3수학과외

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망우동 고3수학과외에서 확인한 정적분 함수의 미분 오류

망우동에는 송곡고등학교, 송곡여자고등학교, 혜원여자고등학교, 이화여자대학교병설미디어고등학교, 송곡관광고등학교가 있고, 같은 중랑구의 참고 학교로 태릉고등학교가 있다. 학교별 내신 일정과 학생의 주간 학습 시간이 다르기 때문에, 이번 수업에서는 진도보다 답안에 반복된 미분 과정을 먼저 점검했다.

적분값을 구하려다 놓친 상한의 변화

학생은 다음 함수를 보고 적분을 먼저 계산하려 했다.

F(x)=∫0x2+1(2t+3)dt

답안에는 다음과 같이 적혀 있었다.

F'(x)=2x+3

이 식은 오답이다. 적분의 상한이 x가 아니라 x2+1이므로, 상한 함수의 미분값 2x를 곱해야 한다. 기본정리와 연쇄법칙을 함께 적용하면

F'(x)=(2(x2+1)+3)·2x=(2x2+5)·2x

따라서

F'(x)=4x3+10x

이다. 학생이 적분값을 직접 구하면

F(x)=[t2+3t]0x2+1=(x2+1)2+3(x2+1)

이고, 이를 미분해도 4x3+10x가 나온다. 그러나 모든 문제에서 적분을 먼저 계산할 필요는 없다. 상한과 하한의 함수 여부를 확인한 뒤 기본정리를 바로 적용하는 것이 핵심이다.

두 값을 대입해 공식이 맞는지 확인하기

수업에서는 공식 적용 전 대표값을 직접 넣었다. x=0이면 상한은 1이고, 올바른 도함수는

F'(0)=(2·1+3)·0=0

이다. 학생의 오답식 2x+3에 x=0을 넣으면 3이 되어 즉시 차이가 드러난다.

또 x=1에서는 상한이 2이므로

F'(1)=(2·2+3)·2=14

가 된다. 오답식은 5를 내놓으므로 상한의 변화율을 빠뜨린 것이 분명하다. 학생은 틀린 줄에 표시한 뒤, 상한을 u(x)=x2+1로 따로 적고 u'(x)=2x를 확인했다. 그다음 f(u(x))u'(x)의 형태로 식을 수정하고, 직접 적분한 F(x)를 다시 미분해 결과를 역검산했다.

상하한을 바꾼 독립 검증

같은 문제를 반복하지 않고 다음 함수로 확인했다.

G(x)=∫x3 (t2+1)dt

이번에는 하한이 x이므로 하한의 변화가 음수로 반영된다.

G'(x)=0-(x2+1)=-x2-1

학생은 x=0을 대입해 G'(0)=-1, x=2를 대입해 G'(2)=-5임을 확인했다. 이어 적분을 계산하면

G(x)=[t3/3+t]x3=10-(x3/3+x)

이므로 미분 결과가 -x2-1과 일치한다. 상한이면 양의 변화, 하한이면 음의 변화가 된다는 관계를 식과 대입으로 확인하면서, 적분값을 먼저 구하지 않아도 경계 함수의 변화만으로 미분할 수 있게 되었다.

수업에서 달라진 모습

모르는 걸 말하는 힘

망우동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 틀린 문제를 다시 펼쳐보는 모습이 눈에 띄었습니다. 예전에는 답지를 먼저 찾았지만 선생님이 질문을 편하게 받아주시고, 부담이 커질 때는 숙제를 우선순위에 따라 나눠 주셔서 모르는 부분을 직접 물어보기 시작했습니다. 수업 후 무엇을 복습해야 할지도 전보다 분명해졌습니다.

★★★★★

질문이 편해진 수업

망우동에서 수학과외를 시작한 뒤, 수업 전부터 숙제와 저녁 일정이 겹쳐 아이가 부담스러워하는 모습을 곁에서 보았습니다. 틀리는 걸 싫어해 풀이를 중간에 접곤 했지만, 선생님은 이해한 부분부터 천천히 확인하며 모른다고 말해도 괜찮게 이끌어 주셨습니다. 요즘은 설명을 듣고 다시 시도하고, 질문할 때 눈치를 덜 보는 모습이 보여 마음이 놓입니다.

★★★★☆

먼저 묻게 된 변화

망우동에서 수학 과외를 시작한 뒤 두세 번 수업이 지나자 아이가 먼저 오늘 배운 내용을 이야기하기 시작했습니다. 원래는 낯을 가리고 어려운 문제 하나를 오래 붙들었는데, 선생님이 모른다고 말해도 괜찮다며 천천히 질문해 주셔서 부담이 줄었다고 합니다. 공부 계획이 일상과 부딪힐 때도 일정을 함께 조절해 주니 숙제와 복습을 이어가는 모습이 한결 편안해졌습니다.

★★★★★

모르는 걸 말하는 힘

방학 첫 주에 공부 계획을 세우면서 예전처럼 새 문제만 잔뜩 풀지 않고, 지난 내용을 다시 보는 시간을 먼저 적어 두었습니다. 망우동에서 수학 과외를 받으며 집중이 흐트러질 때도 선생님이 진도를 무리하게 밀지 않고 남은 시간에 오답과 복습을 챙겨 주셔서 질문하기 편했습니다. 학교 일정이 바뀌어도 계획을 다시 조정하는 일이 전보다 덜 어렵고, 쉬운 문제를 풀 때도 조금은 자신감이 생겼습니다.

★★★★☆

질문이 편해진 수업

망우동에서 수학 과외를 시작한 뒤 두세 번 수업이 이어지자 아이가 다음 수업을 기다리는 모습을 보였습니다. 낯을 많이 가려 모른다는 말을 어려워했는데, 선생님이 천천히 질문하며 그날 할 일과 다음에 볼 내용을 나눠 주셔서 부담이 줄어든 듯합니다. 숙제도 예전처럼 끝내는 데만 급급하지 않고, 풀이를 다시 살펴보려는 모습이 보여 조금 안심이 됐습니다.

★★★★★