6평 21번, 심층분석 및 다항함수의 전개

21번의 수험생의 가장 상식적인 풀이에 대하여 알아봅시다.

---------------------위는 요약이고 상식적인 풀이를 정리해봅시다.--------------------

처음에는 단순히 인수정리로 f(x)=(x-1)p(x)라 둔 후, 정리하고 또 p(x)=(x-1)q(x)라 둔 후 정리해서 다음까지는 온 학생이 많았을 것입니다. (물론, 핵심이 느껴져서 f(x)=(x-1)^n p(x)라 뒀으면 그 자체로 훌륭한 것이고요.)

이렇게 논리적으로 f(x)를 구했는데 여기서 바로 두번째 극한으로 넘어가지 말고, 식을 직관적으로 이해하려는 시도가 필요합니다. 주어진 식에서 3이 무엇을 의미할까? 생각해보면 인수정리를 여러번 하면서도 느꼈겠지만 f(x)에서 (x-1)이라는 인수가 몇번 들어가 있느냐?가 극한값임을 파악할 수 있습니다. 항상 이렇게 직관적으로 느껴보는 것이 필요함을 명심하도록 하구요. 거의 모든 어려운 문제는 직관과 논리를 오가며 풀이가 진행됩니다.

처음부터 (x-1)^n이 중요하다고 생각한 학생은 훌륭하지만, 그렇지 못한 학생이라도 (x-1)^3을 구한 후에는 직관적으로 느낄려고 노력하는 과정이 필요합니다.

여기까지 왔는데, 함수의 극한값을 구할 때에는 모두 수렴하는 함수로 표현하는 것이 핵심입니다.

앞에 주어진 극한인 의 의미를 파악한 상태에서 이를 이용하기 위해 식을 변형해봅시다.

인데  의 의미를 생각하면, 아래와 같이 극한값이 한정되는 것을 알 수 있습니다.

물론 직관적으로 못느낀 학생이라면 또 g(x)=x p(x), p(x)= x q(x) 등 무한 인수정리를 반복해야합니다. 최소한 f(x)=x^m p(x), g(x)=x^n q(x)라 식을 세웠다면 조금이라도 삘이 온 학생이겠죠.

이므로 이 됩니다.

따라서 f(x)에서는 x의 인수가 1개 존재해야 하므로 f(x)=x(x-1)^3이고 g(x)에서 x의 인수가 3개 존재해야 하므로 g(x)=x^3이다.

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문제 풀이는 여기서 끝입니다.

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포인트를 몇가지 분석해봅시다.

사실 인수정리를 한 번쓰는 문제야 수도 없이 출제가 되었지만 이렇게 1번 2번 3번쓰고 거기에 미분까지 동원해야하는 문제는 이 문제가 유일합니다. 유사한 발상을 한 번도 경험해보지 않은 학생에게는 매우 어려웠을 것인데, 이 발상은 (x-a)^n의 중복도와 매우 깊은 관계가 있는 다음 유명한 극한에서 자주 나오는 발상입니다. 

(x-a)^1으로 나온 문제는 많이 봤을것이고, 다음 문제 (x-a)^2 또한 조금만 어려운 문제집을 경험해봤다면 자주 봤을 문항인데요.

위 문제에서 인수정리에 의하여 f(x)=(x-a)g(x)이라 한 후, 대입하고 또 g(x)=(x-a)h(x)라 한 후 대입 그리고

두 식을 미분해서 정리해야 f'(a), f''(a)를 찾을 수 있습니다. 물론 f(x)=ax^n ... 이라 두고 푸는건 자유이긴 하나 일반적으로 증명하기 위해선 인수정리가 온당합니다. 이 식은 실제로 고려대 논술에서도 출제가 되었고 유명한 주제이기도 하니 한번 쯤 경험해두도록 합시다.

한가지 주제를 더 보도록 할텐데, 다음은 교과서에 있는 내용입니다.

교과서의 조립제법 내용인데 위의 내용은 거의 모든 교과서에서 탐구활동이나 문제로 출제가 되고 있습니다.

즉, 위를 보면 모든 다항함수는 f(x)=ax^3+bx^2+cx+d=p(x-1)^3+q(x-1)^2+r(x-1)+s 정도로 얼마든지 정리할 수 있음을 알 수 있고요. 솔직히 공부를 많이한 학생이라면 이정도는 눈에 들어올 것이고, 어려운 문제집에서 접해본 경험도 있을 것입니다. 그런 학생일수록 직관적으로

와 같은 식이 인수 (x-1)^n을 뜻한다는 것이 훨씬 더 잘 와닿을 것입니다. 평소에 많이 경험을 해보고 문제를 풀어보는 것의 중요성이고, 그 과정에서 직관력과 논리력이 모두 늘 것입니다. 위와 같이 발상이 되는 사람은

으로 주어진 식에 대입하면 b=c=d=0과 a=/=0이 매우 쉽게 관찰될 것이고, (x-1)이라는 인수의 중복도가 중요함을 즉각적으로 눈치챌 수 있을 것입니다. 그게 된다면 뒤 극한부터도 일사천리이고요. 여기까지 이해하고, 다음 기출문제를 봅시다.

이 기출문제에서 x->0을 보면 우리 기출을 많이 보고 열심히 풀고 결과까지 외운 학생들은 최저차항의 계수를 뜻한다는 것을 쉽게 알 수 있을 것입니다.

위와 같이 평행이동되어 응용된다 해도, 제대로 기출을 공부한 학생이라면 c=d=0, b=2가 바로 보이는 학생이 되면 좋겠죠. 즉 (x-1)^2을 인수로 갖는 것이고, 그 계수가 2라는 것이죠.

이제 이 글 http://orbi.kr/00012149457 을 다시 보면 왜 발상적인 풀이가 아닌지 느껴질 것입니다.