봉우리와 골짜기의 높이를 곱하면 가로선을 만나는 횟수가 보인다
미적분 1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 아래 세 곡선은 모두 x=−1에서 가장 높이 솟았다가(봉우리) x=1에서 가장 낮게 내려갑니다(골짜기): ① y=x³−3x ② y=x³−3x+2 ③ y=x³−3x+4. 지시를 따라 손으로 직접 해 본 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석·성찰하세요. 정답 문장이 정해져 있지 않으니 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다. 예제: 세 곡선 y=x³−3x, y=x³−3x+2, y=x³−3x+4 (비교용: 곱이 정확히 0인 y=x³−3x+2)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①① y=x³−3x 에 봉우리 x=−1과 골짜기 x=1을 각각 대입해 두 y값을 [칸 A]에 적으세요.
- ②[칸 A]의 두 값을 서로 곱한 결과의 부호(+ 또는 −, 또는 0)를 [칸 A]에 함께 적으세요.
- ③② y=x³−3x+2 로 위 두 단계를 똑같이 하여 [칸 B]에 적으세요.
- ④③ y=x³−3x+4 로 위 두 단계를 똑같이 하여 [칸 C]에 적으세요.
- ⑤봉우리·골짜기의 높이로 세 곡선을 대강 그리고, 가로선 y=0과 만나는 점의 개수를 [칸 D]에 적으세요.
- ⑥[칸 D]의 개수와 [칸 A]~[칸 C]의 곱의 부호를 나란히 놓고, 어울리는 짝끼리 선으로 이어 보세요.
칸 A — ① y=x³−3x — 봉우리값·골짜기값·두 값의 곱
칸 B — ② y=x³−3x+2 — 봉우리값·골짜기값·두 값의 곱
칸 C — ③ y=x³−3x+4 — 봉우리값·골짜기값·두 값의 곱
칸 D — 세 곡선이 가로선 y=0과 만나는 점의 개수 (①②③)
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 A]~[칸 C]에서 곱이 음수일 때·0일 때·양수일 때, [칸 D]의 만나는 점 개수는 각각 몇이었나요? 세 경우를 잇는 규칙을 여러분의 말로 쓰세요. (15점)
✎ 곱이 음수면 ___개, 0이면 ___개, 양수면 ___개였다. 그 까닭은 …
(2)이 규칙은 이 세 곡선이라서 생긴 우연일까요, 봉우리와 골짜기를 가진 어떤 곡선에서도 성립하는 규칙일까요? 직접 다른 곡선 하나(예: y=x³−12x+a 에서 a를 골라)를 만들어 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 만든 곡선 ___로 해 보니 …
(3)②처럼 곱이 정확히 0인 곡선은 가로선 y=0과 어떻게 만났나요(스치듯 닿았나, 가로질렀나)? 곱이 음수·양수인 경우와 무엇이 다른지 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 다룬 [칸 A]의 '봉우리값'·'골짜기값'·'두 값의 곱', 그리고 [칸 D]의 '만나는 점 개수'가 교과서에서는 각각 어떤 용어로 불리는지 짝지어 쓰세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 세 곡선의 봉우리값·골짜기값을 정확히 구해 곱의 부호를 내고, 가로선과 만나는 점 개수를 바르게 셈 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 곱의 부호와 만나는 점 개수의 관계를 규칙으로 세우고, 다른 곡선을 직접 만들어 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험(봉우리값·만나는 점 개수 등)에 알맞은 용어를 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
봉우리와 골짜기의 높이를 곱하면 가로선을 만나는 횟수가 보인다 · 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.삼차함수 f(x)=x³−3x²+4 의 극댓값과 극솟값을 구하고, 두 값의 곱을 이용하여 방정식 f(x)=0 의 서로 다른 실근의 개수를 판별하시오.
2.방정식 x³−3x+1=0 의 서로 다른 실근의 개수를 구하시오.
3.방정식 x³+3x−2=0 의 서로 다른 실근의 개수를 구하시오.
4.방정식 x³−3x²+k=0 이 서로 다른 세 실근을 갖도록 하는 실수 k의 값의 범위를 구하시오.
5.방정식 x³−12x+k=0 이 중근을 갖도록 하는 실수 k의 값을 모두 구하시오.
정답
1. 극댓값 f(0)=4, 극솟값 f(2)=0, 곱=0 → 한 실근과 중근(서로 다른 실근 2개). 실제 근 x=−1, 2(중근)
2. 극댓값 f(−1)=3, 극솟값 f(1)=−1, 곱=−3<0 → 서로 다른 세 실근 (3개)
3. f′(x)=3x²+3>0 이라 극값이 없음 → 한 실근과 두 허근 (1개)
4. 극댓값 f(0)=k, 극솟값 f(2)=k−4, k(k−4)<0 → 0<k<4
5. 극댓값 f(−2)=16+k, 극솟값 f(2)=k−16, (16+k)(k−16)=0 → k=−16 또는 k=16