한 점에 다가갈 때 곡선의 가파른 정도가 하나의 수로 정해지는가
미적분 1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 지시를 따라 손으로 직접 해 본 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석하고 성찰하여 서술하세요. 정답 문장이 정해져 있지 않으니, 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다. 예제: y=x²의 x=1인 점 (비교용: y=|x|의 x=0인 점)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①y=x²에서 x=1이면 y=1입니다. h=1, 0.5, 0.1, 0.01마다 (1+h)²의 값을 [칸 A]에 적으세요.
- ②각 h마다 (1+h)²−1 을 h로 나눈 값을 구해 [칸 A]의 같은 줄에 나란히 적으세요.
- ③h가 1→0.5→0.1→0.01로 작아질 때 ②의 값이 다가가는 하나의 수를 [칸 C]에 적으세요.
- ④h를 −1, −0.1, −0.01로 바꿔 ②를 다시 하고, 값이 다가가는 수를 [칸 D]에 적으세요.
- ⑤[칸 C]와 [칸 D]가 같은 수이면 그 수에 ◯표 하세요.
- ⑥이번엔 y=|x|, x=0에서 h=0.5, 0.1, −0.5, −0.1마다 |0+h| 를 h로 나눈 값을 [칸 B]에 적으세요.
- ⑦[칸 B]에서 양수 h의 값과 음수 h의 값을 [칸 E]에 옮기고, 한 수로 모이는지 갈라지는지 [칸 F]에 쓰세요.
칸 A — y=x² : h · (1+h)² · 나눈 값
칸 B — y=|x| : h · |h| · 나눈 값
칸 E — |x|에서 양수 h의 값 / 음수 h의 값
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 C]에 적은 수는 y=x²의 그래프에서 x=1 부근의 무엇을 알려 주나요? 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 그 수는 x=1 근처에서 곡선이 ___ 정도를 하나의 수로 나타낸 것이어서 …
(2)x=1 대신 x=2인 점에서 ①~③을 직접 해 보면 값이 하나로 모일까요? 이것은 x²이라서 생긴 우연일까요, 매끄러운 곡선이면 늘 그런 규칙일까요? 직접 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. x=2로 해 보니 값이 ___로 모여서 …
(3)y=|x|의 [칸 F] 결과는 y=x²과 무엇이 달랐나요? 무엇 때문에 그런 차이가 생겼을지 여러분의 생각을 쓰세요. (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 수학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 각 h마다 값을 빠짐없이 계산하고, 다가가는 수를 정확히 찾아 비교·표시함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 자기 가설에 이유를 붙였고, 다른 점을 직접 골라 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
한 점에 다가갈 때 곡선의 가파른 정도가 하나의 수로 정해지는가 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.함수 f(x)=x²+1 에 대하여 x=2에서의 미분계수 f'(2)를 미분계수의 정의를 이용하여 구하시오.
2.함수 f(x)=x³ 이 x=1에서 미분가능한지 정의로 확인하고, 미분가능하면 f'(1)의 값을 구하시오.
3.함수 f(x)=|x−2| 가 x=2에서 미분가능한지 판정하고 그 이유를 쓰시오.
4.다음 함수 중 x=0에서 미분가능하지 않은 것을 모두 고르시오. (가) f(x)=x|x| (나) g(x)=|x| (다) h(x)=x²
5.함수 f(x)={ x²+a (x≤1), bx (x>1) } 가 x=1에서 미분가능할 때, 상수 a, b의 값을 구하시오.
정답
1. f'(2)=lim(h→0)((2+h)²+1−5)/h=lim(4h+h²)/h=4
2. lim(h→0)((1+h)³−1)/h=lim(3h+3h²+h³)/h=3 (존재) → 미분가능, f'(1)=3
3. 미분가능하지 않다 — 좌: lim(h→0−)|h|/h=−1, 우: lim(h→0+)|h|/h=+1 로 값이 달라 미분계수가 존재하지 않음
4. (나) — (가)는 좌·우 모두 0, (다)는 0으로 미분가능; (나)만 좌 −1·우 +1 로 미분 불가
5. a=1, b=2 (연속: 1+a=b, 좌우 변화율 일치: 2=b ⇒ b=2, a=1)