굽는 방향으로 꼭대기와 바닥 가려내기
미적분 2 · 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: 기울기 값 s(x)=3x²−3 (비교용: 기울기 값이 4x³인 다른 곡선)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①어떤 곡선의 위치 x에서 기울기 값이 s(x)=3x²−3이에요. s(x)=0이 되는 x를 모두 구해 [칸 A]에 적어 보세요.
- ②[칸 A]의 각 x마다 그 왼쪽·오른쪽(예: x−0.5, x+0.5)에서 s값을 계산해 [칸 B]에 부호(+/−)와 함께 적어 보세요.
- ③[칸 B]에서 각 x가 (+→−)인지 (−→+)인지 화살표로 표시해 보세요.
- ④기울기 값의 변화율 g(x)=6x를 [칸 A]의 각 x에 넣어 값과 부호를 [칸 C]에 적어 보세요.
- ⑤[칸 C]의 부호와 [칸 B]의 화살표 방향을 한 x끼리 짝지어 같은 점을 찾아 보세요.
- ⑥이번엔 기울기 값이 4x³인 다른 곡선에서 변화율 12x²에 x=0을 넣은 값을 [칸 D]에 적어 보세요.
칸 B — 각 x의 좌·우 s값 (부호·화살표)
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 C]의 값이 음수였던 x와 양수였던 x에서, [칸 B]의 화살표는 각각 어느 방향(+→− / −→+)이었나요? 변화율의 부호와 화살표 방향의 관계를 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 변화율이 음수인 곳에서는 화살표가 ___→___였고, 양수인 곳에서는 ___→___였다. 그러니까 …
(2)이 관계(변화율의 부호 ↔ 화살표 방향)는 s(x)=3x²−3인 곡선이라서 생긴 우연일까요, 어떤 곡선에서도 생기는 규칙일까요? 다른 곡선의 기울기 값 함수를 하나 직접 골라 [칸 A]~[칸 C]를 똑같이 해 본 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 기울기 값 함수 ___로 해 보니 …
(3)[칸 D]에서는 변화율에 x=0을 넣었더니 값이 0이 나왔습니다. 그런데 이 x=0 근처에서 [칸 B]처럼 좌·우 기울기 부호를 직접 조사해 보면 어떤가요? 변화율 값만으로는 판단할 수 없는 까닭을 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 단계나 반대로 꼭 먼저 해야 하는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것(기울기 값 함수, 그 변화율, 화살표가 바뀌는 자리 등)에 교과서에서 배운(또는 배울) 수학 용어를 스스로 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 기울기 값이 0인 x를 빠짐없이 찾고, 좌·우 부호·화살표·변화율 계산을 정확히 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 변화율 부호와 화살표 방향의 관계를 근거를 들어 설명하고, 다른 곡선으로 우연/규칙을 직접 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 이유와 함께 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 수학 용어를 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
굽는 방향으로 꼭대기와 바닥 가려내기 · 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)=x³−6x²+9x+2의 극값을 이계도함수 판정법으로 구하시오. (f'(x)=0인 점에서 f''의 부호로 판정)
2.함수 f(x)=2x³−3x²−12x+5의 극댓값과 극솟값을 구하시오.
3.함수 f(x)=3x⁴−4x³의 극값을 구하시오. (f''(a)=0인 점이 있으니 그 점은 증감표로 확인할 것)
4.함수 f(x)=x³−3ax가 x=1에서 극값을 가질 때, 상수 a의 값과 그 극값을 구하시오.
5.함수 f(x)=xe^(−x)의 극값을 이계도함수 판정법으로 구하시오.
정답
1. f'(x)=3(x−1)(x−3), f''(x)=6x−12. x=1: f''(1)=−6<0 → 극댓값 6, x=3: f''(3)=6>0 → 극솟값 2
2. f'(x)=6(x+1)(x−2), f''(x)=12x−6. x=−1: f''(−1)=−18<0 → 극댓값 12, x=2: f''(2)=18>0 → 극솟값 −15
3. f'(x)=12x²(x−1), f''(x)=36x²−24x. x=1: f''(1)=12>0 → 극솟값 −1. x=0: f''(0)=0이고 f'의 부호가 −→−로 바뀌지 않으므로 극값 아님
4. f'(x)=3x²−3a, f'(1)=0에서 a=1. f''(x)=6x, f''(1)=6>0 → 극소. 극솟값 f(1)=1−3=−2
5. f'(x)=(1−x)e^(−x)=0에서 x=1. f''(x)=(x−2)e^(−x), f''(1)=−e^(−1)<0 → 극댓값 f(1)=1/e