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진학 길잡이 기타

극한 증명문제의 수렴조건

연속 조건이나 미분가능 조건도 넓게는 수렴성의 조건에 포함되므로 미분 증명 문제도 극한 증명문제에 해당된다. 극한 증명문제가 출제됐을 때 제일 먼저 해야 할 것은 수렴조건이 주어졌는지를 확인하는 것이며, 이후 답안 작성 과정에서 주어진 수렴 조건을 필요한 시점에 정확하게 적용할 수 있도록 해야 한다. ☞ 포인트유튜브에 2=4임을 증명하는 흥미로운 내용의 영상이 소개된 적이 있다. 해당 영상의 내용은 ‘x의 x제곱의 x제곱의 x제곱…’과 같이 x의 거듭제곱을 무한히 시행한 것을 a라고 두면 a=2=4일 때 등식이 모두 성립하게 되어 2=4라는 결론을 내릴 수 있음을 보여주는 과정으로 되어 있다(본문 참조). 이 증명 과정의 근본적인 오류는 무한히 발산하는 식을 하나의 실수 a라고 단정한 것에서부터 시작된다. 이렇듯 논리적인 증명 과정에 있어서 출발점에 해당되는 근거나 조건을 명확히 하지 않으면 오류가 발생할 수 있다. 수리논술 답안을 작성할 때 문제에 주어진 조건이나 증명하려는 명제의 대전제를 명확히 한 상태에서 답안 작성을 시작하는 것이 매우 중요하다.

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극한 논증추론 문제의 해결전략

극한 논증추론 문제의 증명에는 교과서 극한 단원에서 공부하게 되는 두 가지 기본성질이 주로 이용된다. 첫 번째 기본성질은 극한의 연산법칙이고, 두 번째 기본성질은 ‘샌드위치 법칙’으로 불리는 극한의 부등식에 관한 기본성질이다. 이 외에도 교과서에 따로 명시되어 있지는 않지만 언제든 적용할 수 있는 극한의 공리에는 상수함수에 대한 성질이 포함되며, 이번 논제를 포함해서 극한 논증추론 문제 해결에 유용하게 사용된다. ☞ 포인트극한에 관한 논증추론 문제는 변별력이 높고 그만큼 정답률이 낮은 경우가 대부분이다. 학생들이 논증추론 문제, 즉 증명 문제를 접하게 될 때 체감난도가 일반 풀이형 문제에 비해 높기 때문이다. 그러나 극한의 논증추론 문제를 해결하는 원리는 의외로 간단하다. 바로 극한의 기본성질을 이용하는 것이다. 기존의 공리들을 이용하여 하나의 명제 체계를 이루게 되고, 이렇게 증명된 하나의 명제가 또 다른 명제의 공리로서 사용되는 것이 증명의 기본 원리다. 따라서 모든 증명 논제의 최우선 해결 전략은 기본성질로 접근하는 것임을 항상 숙지해야 한다.

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사이값정리의 실전 적용방법

사이값정리는 닫힌구간에서 연속일 때만 사용할 수 있는 기본 공리이다. 그러나 예시논제와 같이 열린구간에서만 정의된 함수에 대해 적용해야 할 때가 있다. 이때 적용할 수 있는 두 가지 방법을 살펴보기로 하자. 두 가지 모두 실전에서 유용하게 쓰일 수 있으므로 활용법을 잘 익혀둘 필요가 있다. ☞ 포인트수리논술에서는 대학수학능력시험과 달리 형식적인 면에서 비교적 자유로운 방식으로 출제된다. 즉 문제 출제와 풀이 방식에 있어서 다양한 해석과 접근 방법이 가능하다는 뜻이다. 예시 논제에서와 같이 교과 과정에서 배운 내용을 그대로 적용할 수 없는 형태의 문제가 주어질 때 이에 대한 다양한 접근 방식과 풀이가 가능하고, 답안의 논리성만 인정되면 부분 점수를 충분히 받을 수 있다. 따라서 문제 해결에 대한 다양한 접근 방법을 고민해 보고 이를 자유롭게 적용하는 연습이 필요하다.

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문제해결의 첫 단추 - 귀납적 추론

‘귀납적 추론’이라고 하면 뭔가 엄밀한 추론 방법을 떠올리기 쉽지만 실상은 우리가 일상적으로 시도해 보는 방법이다. 즉, 쉽게 말해 n=1, 2, 3,… 등을 차례로 대입하여 규칙을 파악해 보는 것이다. 이렇게 파악된 규칙을 증명으로 보완하면 앞에서 몇 차례 다루었던 수학적 귀납법에 의한 증명 논제가 되며, 그 자체로도 고난도 논제의 첫 문제 해결의 단초를 제공하는 유용한 추론 방법으로서 역할을 하게 된다. ☞ 포인트실제 현상의 관찰을 통해 규칙을 파악하여 하나의 가설을 세우고 그 가설을 검증하는 일련의 과정으로부터 모든 과학의 기본 체계가 세워지게 된다. 수리논술 논제에서도 n=1, 2, 3,… 등을 차례로 대입해보는 시도로부터 문제 해결의 과정이 시작되게 된다. 언뜻 보면 단순해 보이지만 난도가 높을수록 문제 해결의 실마리는 가장 기본적인 것에서 시작하게 됨을 기억해야 한다.

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논제의 확장과 추론의 일반화

수리논술 문제는 대개 몇 개의 소문항이 모여 제시문 한 세트를 구성하게 되는데 처음 제시되는 1~2개의 소문항은 비교적 쉽고 자명하게 이해되는 내용으로 출제된다. 예를 들어 숫자 1, 2, 3, 4, 5, 3, 3, 3이 주어졌을 때 전체 숫자의 평균이 3임은 자명하다. 왜냐하면 1, 2, 3, 4, 5의 평균이 3이고 여기에 3을 계속 나열한 것이기 때문이다. 그런데 이 쉽고 자명한 처음 소문항의 아이디어가 후반부 고난도 문항을 해결하는 결정적인 도구로 사용될 수 있다. 숫자들을 일반화한 것이 [문제 1-1]이며, 이것이 [문제 1-3]의 추론을 일반화하고 이를 증명하는 결정적인 아이디어로 쓰였다. ☞ 포인트몇 개의 소문항이 모여 제시문 한 세트를 구성하는 문제에서는 순차적으로 소문항 간의 맥락을 이해하고 그런 맥락에 의해 전체의 구조 속에서 논제를 해결해나가는 훈련을 꾸준히 할 필요가 있다.

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확률밀도함수

확률밀도함수를 찾는 문제이므로 전체의 정적분 값이 1이 되도록 해야 한다. 이 문제에서는 각 경우에서 원의 넓이, 호의 길이, 구의 겉넓이를 나타내는 적분식을 먼저 세운 후 전체의 값으로 나누어 그 합이 1이 되도록 비례상수를 정하는 것이 문제 해결의 전략이다. ☞ 포인트제시문 또는 문제에서 다소 생소하게 보이는 듯한 내용이 다루어지는 경우가 있다. 초·중등 또는 고1, 2 과정에서 배워 다소 시간이 경과한 내용이나 출제자가 의도적으로 용어를 명시하지 않고 엄밀한 정의를 이용하여 출제하는 경우가 그러한데, 이번 문제에서는 그 두 가지가 결합되어 고등학교 확률과 통계 단원에서 배우는 ‘확률밀도함수’를 중학교 과정에서 배운 히스토그램과 상대도수분포로 정의하여 설명하였다.

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로그함수의 적분정의

로그함수를 정적분으로 정의할 수 있음을 보이는 문항이다. 답안 구성의 기본 원리는 교과서의 ‘적분과 미분의 관계’이며 적분으로 정의된 함수의 우미분계수와 좌미분계수가 일치함을 보이는 과정으로 답안 작성 구조가 교과서의 증명 구조와 동일함을 확인할 수 있다. ☞ 포인트대체로 수리논술 문항이 10문제 정도 출제되면 이 중 3문제는 논증 추론, 즉 증명 논제가 출제된다. 증명의 정도는 교과서 범주를 벗어나지 않는 것이 출제의 원칙이다. 증명 논제가 약간 응용된 형태의 문항으로 출제가 되더라도 답안 구성은 교과서의 증명 구조를 그대로 따라가면 되는 방식으로 출제하는 경우가 많으므로 교과서의 증명 과정을 반복해서 작성해보는 연습이 매우 중요하다.

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함수의 연속성과 미분가능성

함수의 연속성을 나타내는 수식적 표현을 바탕으로 이를 도함수의 정의에 적용하는 형태의 논제가 꾸준히 출제되고 있다. 이런 논제 해결을 위해서 함수의 연속성을 나타내는 다양한 형태의 수식적 표현 방법을 숙지하고, 이를 논제에 올바르게 적용하는 반복적인 연습이 요구된다. ☞ 포인트수리논술의 본질은 ‘출제자와의 소통’이다. 출제자가 묻고 있는 것을 정확히 파악하는 것이 소통의 기본이며, 문제 해결을 위해 출제자가 던져준 여러 도구 즉, 제시문과 조건 등을 적절한 시기에 올바르게 사용하는 것이 이런 소통을 더 매끄럽게 할 수 있도록 도와준다. 직접적인 도구가 보이지 않는 경우에는 문항 배치의 순서에서 출제자가 의도한 맥락적 흐름을 파악할 수도 있다.