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감이동고3수학과외

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정적분 조건 뒤에 숨은 극값의 위치를 분리해 보기

감이동의 감일고등학교 고3 학생은 정적분 문제를 계산한 뒤 마지막 답만 고치는 습관이 있었다. 같은 하남시의 미사강변고등학교, 미사고등학교, 신장고등학교, 위례고등학교는 참고 학교로만 구분하고, 실제 계획은 감일고등학교의 시험 범위와 수행평가 일정, 평일 귀가 시간을 기준으로 조정했다. 귀가 후 긴 풀이보다 한 줄의 조건을 표시하는 연습을 먼저 배치했다.

적분값을 구한 뒤 극값 조건을 따로 세우기

다음 함수에서 정적분 조건을 이용해 매개변수를 정하고, 구간에서의 극값 위치를 구한다고 하자.

fa(x)=x3-3x2+ax, 02fa(x)dx=0

먼저 적분 조건은

02(x3-3x2+ax)dx
=[x4/4-x3+ax2/2]02
=4-8+2a=2a-4

이므로 a=2이다. 따라서 함수는

f(x)=x3-3x2+2x=x(x-1)2

가 된다. 극값은 함수값이 0인 교점이 아니라 도함수가 0이 되는 임계점에서 판단해야 한다.

f′(x)=3x2-6x+2=0

에서

x=1-√3/3, 1+√3/3

을 얻는다. 두 값은 모두 0과 2 사이에 있으며, f′의 부호가 +, -, +로 바뀌므로 앞의 점은 극대, 뒤의 점은 극소이다.

학생의 오답이 시작된 줄

f(x)=x(x-1)2이므로 교점 x=0, 1에서 함수의 극값이 생긴다.

이 식은 오답이다. x=0, 1은 f(x)=0인 x축과의 교점일 뿐이다. 극값의 조건은 f(x)=0이 아니라 f′(x)=0이며, 실제 임계점은 1±√3/3이다. 특히 x=1에서는 f′(1)=-1이므로 극값이 될 수 없다.

학생은 마지막 답의 숫자만 지우지 않고, 틀린 줄에 표시한 뒤 표의 첫 칸에 0≤x≤2를 적었다. 이어 교점 조건 f(x)=0과 극값 조건 f′(x)=0을 나누어 적고, 수정한 임계점을 원래 도함수에 대입했다.

3(1±√3/3)2-6(1±√3/3)+2=0

이 성립하는 것을 확인한 뒤, f′(0)=2, f′(1)=-1, f′(2)=2를 계산해 부호 변화까지 검산했다. 교점 x=0, 1을 극값으로 착각하지 않았는지는 그래프의 접선 기울기가 0인지 확인해 다시 점검했다.

조건을 바꾼 독립 검증

같은 절차를 반복하지 않기 위해 다음 문제를 새로 풀었다.

gb(x)=x3-4x2+bx, 02gb(x)dx=0

적분 조건에서

4-32/3+2b=0

이므로 b=10/3이다. 따라서

g′(x)=3x2-8x+10/3

이고, 임계점은

x=(4-√6)/3, (4+√6)/3

이다. 두 값은 모두 0과 2 사이에 있다. 반면 교점은

g(x)=x(x2-4x+10/3)=0

에서 x=0, 2-√6/3, 2+√6/3으로 얻어지므로 임계점과 일치하지 않는다. 학생은 새 계수와 새 근을 사용한 뒤에도 “교점은 g(x)=0, 극값은 g′(x)=0”이라는 조건을 분리하고, 각 임계점을 도함수에 재대입해 0이 되는지 확인했다.

수업에서 달라진 모습

모르는 걸 말하는 힘

감이동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 아이가 숙제를 미루기보다 먼저 책상에 앉는 날이 조금씩 늘었습니다. 선생님은 컨디션이 좋지 않은 날 문제 수를 줄이고 핵심만 짚어 주셨고, 아이가 풀이를 지우지 않고 다시 살펴보며 질문을 준비하는 모습도 보였습니다. 이제는 모르는 부분을 설명해 달라고 전보다 편하게 말합니다.

★★★★★

질문이 편해진 수업

감이동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 수업 중 조용했고 숙제도 자주 미뤘습니다. 선생님은 스스로 풀 수 있는 부분은 기다려 주고, 막히는 순간에만 힌트를 주며 그날 할 일과 다음 복습을 나눠 관리해 주셨습니다. 어느 날 아이가 먼저 수업 이야기를 꺼내고 새 교재의 질문을 준비하는 모습이 보여, 수학을 대하는 태도가 조금씩 편해지고 있음을 느꼈습니다.

★★★★★

먼저 묻게 된 변화

감이동에서 과외를 시작한 뒤 아이가 먼저 수업 이야기를 꺼내기 시작해 부모로서 반가웠습니다. 새 교재를 펼친 날에도 모르는 부분을 바로 묻기보다 혼자 풀어 보게 기다려 주고, 필요한 순간에만 힌트를 주셔서 시험기간에도 덜 흔들렸습니다. 수업 후에는 대답하는 목소리와 공부를 대하는 태도가 한결 편안해졌습니다.

★★★★★

모르는 걸 말하는 힘

감이동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 평일 저녁 아이가 책상에 앉는 표정부터 조금 편안해졌습니다. 예전에는 문제 하나에 막히면 숙제를 미루곤 했지만, 선생님이 수업 전 질문할 문제를 직접 골라보게 하고 풀이 과정을 먼저 말하도록 기다려 주셔서 부담이 줄었다고 합니다. 시험기간에도 해야 할 분량을 스스로 확인하며 시작하는 모습을 보니 작은 변화지만 참 반가웠습니다.

★★★★☆

질문이 편해진 수업

두세 번 수업을 지켜보니 아이가 수업이 끝난 뒤 배운 내용을 다시 펼쳐보는 모습이 눈에 띄었습니다. 감이동에서 과외를 시작할 때만 해도 낯을 가려 틀린 이유보다 정답부터 확인했는데, 선생님이 이해한 부분을 먼저 물으며 차분히 기다려 주셔서 질문도 조금씩 준비하게 됐습니다. 해야 할 일과 다음에 볼 내용을 나눠 관리해 주니 이제는 모르는 문제를 그냥 넘기지 않으려 합니다.

★★★★☆