박수칠 [423466] · MS 2012 · 쪽지

2016-01-22 10:24:32
조회수 40,070

[박수칠] 우미분계수, 좌미분계수는 도함수의 우극한, 좌극한과 같은가?

게시글 주소: https://i9.orbi.kr/0007712404

오르비 수학 태그에 매년 보이는 주제인데 올해도 어김없이 등장했네요.

박수칠 수학에서 설명한 방식으로 자세하게 알려드리겠습니다.




일단 용어의 정의부터~


우미분계수, 좌미분계수는 교육 과정에 없는 용어입니다.

편의를 위해 붙인거죠.


보통 미분계수의 정의

에서 우극한을 우미분계수, 좌극한을 좌미분계수라고 부릅니다.




미적분1, 2를 공부한 학생이라면 아래의 내용을 아실 겁니다.


함수 f(x)가

와 같이 정의될 때 x=a에서 미분가능하기 위해서는

g(a)=h(a), g'(a)=h'(a)가 성립해야 한다, (자세한 조건은 생략)


여기서 h'(a)가 우미분계수면서 도함수의 우극한일까요?

g'(a)가 좌미분계수면서 도함수의 좌극한일까요?




미적분1에서라면 g(x)와 h(x)는 다항함수입니다.

럼 x≠a일 때 도함수가 다음과 같이 나타나죠.


간단하게

로 씁시다.


그리고 x=a에서의 미분계수 f'(a)는 미분계수의 정의에 따라

입니다.


우미분계수와 좌미분계수는 각각

가 되는데...


(우미분계수)=(도함수의 우극한), (좌미분계수)≠(도함수의 좌극한)

이네요.


여기에 '함수 f(x)가 x=a에서 연속'이라는 조건을 추가해야 g(a)=h(a)이기 때문에

가 됩니다. 이제야 (좌미분계수)=(도함수의 좌극한)이 됐네요.


따라서 미적분1에서

(우미분계수)=(도함수의 우극한), (좌미분계수)=(도함수의 좌극한)

이려면 '함수 f(x)의 연속'이 필요함을 알 수 있습니다.




그런데 말입니다...

미적분2로 가면 얘기가 달라져요.


함수

에서 g(x), h(x)가 다항함수가 아닐 수도 있거든요.


그러면 '함수 f(x)의 연속'을 추가해도

(우미분계수)=(도함수의 우극한), (좌미분계수)=(도함수의 좌극한)

이 성립하지 않을 수 있습니다.


예를 들어보죠.


이 함수의 x≠0일 때의 도함수는 다음과 같습니다.

 
그리고 x=0에서의 미분계수는 미분계수의 정의에 따라

가 되고, 우미분계수와 좌미분계수는 다음과 같습니다.


희한하게 생겼는데 좌우미분계수가 모두 0입니다.

그럼 도함수는 이렇게 되겠죠.


x=0에서 (우미분계수)=(도함수의 우극한)이 성립합니다.

그런데 x=0에서 도함수의 좌극한은 값이 존재하지 않네요.


고로 (좌미분계수)≠(도함수의 좌극한)이 입니다.

오호~ 도함수 f'(x)가 x=0에서 불연속이라 이렇게 되네요.


따라서 미적분2에서는 '함수 f(x)의 연속' 뿐만 아니라 '도함수 f'(x)의 연속'까지 보장되어야 

(우미분계수)=(도함수의 우극한), (좌미분계수)=(도함수의 좌극한)

이 성립함을 알 수 있습니다.




수능 보는데 이렇게 까지 알아야 되냐구요?  


구간별로 정의된 함수를 주고 미분가능성을 묻는 문제 가운데

함수의 연속성이 보장되었을 때

(우미분계수)=(도함수의 우극한), (좌미분계수)=(도함수의 좌극한)

이 성립하지 않는 경우는 없었습니다.


앞으로도 그럴거라 예상되구요.

그러니 화이팅!




[알림] 박수칠 수학 미적분2가 드디어 오늘 출고됩니다.

앞으로도 계속 관심 부탁 드릴께요~ ^^

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  • 18학번이과M수생 · 588559 · 16/01/22 10:32 · MS 2015

    퍄 갓수칠...

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 10:36 · MS 2012

    와~ 드디어 저도 이런 호칭을 들어보네요.
    감격 ㅜㅜ

  • 오르비즘 · 638307 · 16/01/22 10:34 · MS 2015

    기벡 확통.....ㅛㅛ롬곡

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 10:39 · MS 2012

    빨리 써야 되는데...
    마음만 앞서고 손가락이 안따라주네요 ㅜㅜ

    ㅛㅛ롬곡은 첨 봤는데 신기하네요 ㅋㅋㅋ

  • 아기유 · 642092 · 16/01/22 10:44 · MS 2016

    헐 수능끝나고 보니까 아무것도 모르겠다.... ㅜ_ㅠ 저자님 박수칠 기본서 잘봤습니다 고1때 열심히봤네요 ㅎㅎ

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 10:49 · MS 2012

    와~ 제 책 보셨군요. 감사합니다 ^^

  • 한의사 가사이 유노 · 586106 · 16/01/22 11:14 · MS 2015

    이노리에서 바뀌셧네요ㅋㅋ
    다레데스카??

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 11:16 · MS 2012

    오버로드 히도인 '알베도'데스ㅋㅋㅋ

  • 한의사 가사이 유노 · 586106 · 16/01/22 11:17 · MS 2015

    수2는 안나왓나요??

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 11:19 · MS 2012

    확통-기벡-수2 순서로 집필 예정입니다.
    수2는 내년에...

  • 플라토니스트 · 640838 · 16/01/22 11:23

    개인적으로 오르비에서 어중이떠중이들 다 장사하게 받아주는건 문제가 있다고 봄.

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 14:03 · MS 2012

    어중이떠중이가 아니란 걸 보여드리겠음~

  • 연대신소재 · 572470 · 16/01/22 14:22 · MS 2015

    입조심좀하시길

  • 개므 · 631275 · 16/01/22 14:39 · MS 2015

    저분 어디서 많이본것 같은데...
    최근 오르비에서 대차게 까이신 분 아닌가요?

  • 설이 · 463916 · 16/01/22 14:46 · MS 2013

    진작에 활정 안 당하고 살아있는게 기적일 급이죠

  • 흩어져날아가 · 505157 · 16/01/22 14:40 · MS 2014

    입조심하시죠? 이사람 쓰는 글 마다 이따위네 누가 누구보고 어중이떠중이라는지 사람이 예의가 없어도 이렇게 없나 끽해야 이제 고등학교 졸업했거나 20대 극초반일 인간이 해도 너무하네

    이렇게 글 몇 개로 인성 바닥 보이기도 쉽지 않은데 참

  • 문에서이로 · 611434 · 16/01/22 18:59 · MS 2015

    개인적으로 오르비에서 이런 ㅂㅅ한테 댓글을 자비롭게 달아주는 건 문제가 있다고 봄.

  • 서울대전화기 · 607168 · 16/01/22 12:16 · MS 2015

    앞으로 이런거 많이 부탁드려요!!

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 14:07 · MS 2012

    그 동안 오르비에 여러 주제로 자료 올렸었는데
    아무래도 설명, 해설 쪽이 저한테 맞는 것 같더라구요.
    설명거리 또 생각나면 정리해서 올리겠습니다.

  • 서울대전화기 · 607168 · 16/01/22 14:43 · MS 2015

    감사합니다. 아까 감사하다는 댓글달았었느데..?ㄷㄷ

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 14:49 · MS 2012

    어디에 쓴 글 얘기신지... ^^a

  • 개므 · 631275 · 16/01/22 12:22 · MS 2015

    그러니까... 도함수의 좌극한과 원함수의 좌미분계수는 엄밀하게 말하면 다른개념(?)이고
    도함수가 연속이라면 연속의 정의에 의해 도함수의 좌극한과 원함수의 좌미분계수의 '값'이 같아져서 ' = ' 로 둬도 된다는 말씀이시죠?

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 14:09 · MS 2012

    그렇죠. 핵심 잘 짚으시네요~ ^^

  • Studyhard · 446620 · 16/01/22 12:58 · MS 2013

    한마디로 정리하면
    도함수의 함수값(미분계수) 과 도함수의 극한값이 다른 경우도 있다는 겁니다.
    물론, 도함수가 연속일 경우에는 관계없지만 일반적인 케이스는 아니지만 도함수가 불연속일 경우는 조심하자 !! 입니다^^

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 14:10 · MS 2012

    빙고!! 입니다^^

  • Studyhard · 446620 · 16/01/22 23:59 · MS 2013

    사견으로는 위의 sin이 포함된 특수 함수는 " 도함수의 함수값(미분계수)만 있으면 (설사 도함수가 불연속이라도) 미분이 가능하다" 로 접근해야 학생들이 좀 더 잘 이해 할것이라 생각합니다.
     좌/우 미분계수로 설명하면 오히려 더 헷갈릴 소지가 있는거 같습니다.

     - 지나가는 수학강사

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/23 00:47 · MS 2012

    본문과 같은 방식으로 설명한 이유는
    저 주제가 해마다 반복해서 언급되는 이유 때문입니다.

    함수 f(x)가 xx=a에서 미분가능하려면 좌우미분계수가 일치해야 하는데
    좌미분계수는 g'(x)의 x→a일 때의 극한 g'(a)이고,
    우미분계수는 h'(x)의 x→a일 때의 극한 h'(a)이니까
    둘이 같으면 된다.

    이렇게 알고서 내신이나 기출 문제에 적용하면 잘 풀렸는데
    깊이 공부하다 보니 적용 안되는 경우가 있거든요.

    이런 의문을 가진 학생들을 위해 글을 쓰다보니
    좀 어려워졌습니다 ^^

    물론 어떤 경우건 간에 선생님께서 얘기하신
    '미분계수가 존재하면 미분가능하다'라는 기본 명제가
    최우선이어야죠.

  • 메가밍크스 · 558557 · 16/01/22 13:21 · MS 2015

    근데 시중문제집에는 저런문제 있음 본문 예시랑 똑같은문제

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 14:13 · MS 2012

    연속성 유형에서만 봤는데 미분가능성 유형에 실은 문제집도 있나보네요.
    사실 도함수 연속성 얘기 나오면 거의 빠지지 않고 언급되는 함수입니다.

  • 이성적 인간 · 619269 · 16/01/22 22:55 · MS 2015

    저기 중간부분부터 이해가 안됩니다.
    (우미분계수)=(도함수의 우극한), (좌미분계수)≠(도함수의 좌극한)

    좌미분계수부분에 분자가g(x)-h(a)로 되는것도 그렇고요.. 
    밑에 미분2부분 사인나오는 것도 문과파트인가요??
    아ㅜㅜ 재수해여되는데 잠시 안봤다고 생각도 안나네요

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/22 23:25 · MS 2012

    f(x)의 정의를 보면 x
    좌미분계수에서 x→a-이므로 xx=a일 때는 f(x)=h(x)이므로 f(a)=h(a)가 성립합니다.
    그래서 좌미분계수의 분자는 f(x)-f(a)=g(x)-h(a)가 되죠.

    다음으로 좌미분계수는 lim_x→a- { g(x)-h(a) / x-a }인데
    도함수의 좌극한은 g’(a)=lim_x→a { g(x)-g(a) / x-a }라서
    (좌미분계수)≠(도함수의 좌극한)인 겁니다.
    h(a)=g(a)라는 보장이 없으니까요.

  • 일더하기일 · 508868 · 16/01/26 12:37 · MS 2014

    삼각함수 이과꺼!!

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/26 13:38 · MS 2012

    아... 밑에 질문을 못봤네요.
    본문에 써있듯이 미적분2에서 배우는 내용입니다.
    일더하기일님 감사~ ^^

  • 교육과학기술부 · 633657 · 16/01/22 23:51 · MS 2015

    음 질문이 있는데요 위에 f(x)를 x값의 범위에 따라 g(x)와 h(x)로  나누셨을 때에는 한 쪽에 x=a에 해당하는 등호가 붙어있잖아요
    근데 도함수 h'(x)와  g'(x)에는 왜  등호가 빠지게 되나요 ??

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/23 00:24 · MS 2012

    x≠a일 때의 도함수부터 구한거라 그렇습니다.
    그 다음에 x=a에서의 미분계수를 조사해서 존재하는 걸로 나오면
    도함수에도 등호를 추가하면 되구요.

  • UUCM29th · 574209 · 16/01/23 02:18 · MS 2015

    헐 공부안한지 몇달안됬는데 벌써 머리가 굳었나봐요 ㅠㅠㅠ

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/23 08:32 · MS 2012

    공부 시작하심 감 되살아나는데 얼마 안걸릴거예요~

  • 정도 · 595912 · 16/01/23 22:57 · MS 2015

    감사합니다 선생님 ㅠㅠ 이제야 글 봤어요 프린트로ㅜ뽑아서 정독중 ㅋㅋ

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/23 22:58 · MS 2012

    이해 안되는 부분 있으면 댓글 달아주세요~ ^^

  • 정도 · 595912 · 16/01/23 22:58 · MS 2015

    가을쯤에 확통 나오면 정리용으로 미적분하고 꼭 보겠습니다 ㅋㅋ

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/23 22:59 · MS 2012

    확통 빨리 써야겠네요 ㅎㅎ
    늦지 않게 잘 맞춰보겠습니다.

  • Flying Lotus · 384595 · 16/01/24 23:41 · MS 2011

    재밌네요 ㅋㅋ

  • 박수칠 · 423466 · 16/01/25 01:25 · MS 2012

    오~ 수학을 즐길 줄 아는 분인듯! 반갑습니다 ^^

  • pipu · 270960 · 18/04/21 00:19 · MS 2017

    좌미분계수랑 우미분계수를 한국검인정교과서협회 기준 9개 출판사 모두 단한번도 언급하지 않았다고 하기엔 저도 면밀하게 보지 않아서 잘 모르겠다만 좌미분계수랑 우미분계수는 엄밀하게 정의되어있는 용어 맞습니다. 대한수학회에서 편찬한 수학백과사전에 정의되어있더라고요. 단순히 "편의상" 사용하는 용어는 아닌듯 싶습니다.

  • 박수칠 · 423466 · 18/05/06 12:45 · MS 2012

    좌미분계수, 우미분계수가 교육과정에 없는 것은 확실합니다.
    그리고 수학백과사전 확인해보니 정식 용어로 쓰이는 것도 맞네요.
    좋은 정보 감사합니다!