핵심 개념
1. 근호 안의 일차식은 정의역이 뻗은 방향으로 커진다
f ( x ) = p x + q f(x)=\sqrt{px+q} f ( x ) = p x + q (p ≠ 0 p\ne0 p = 0 )는 p x + q ≥ 0 px+q\ge0 p x + q ≥ 0 인 범위에서만 정의된다. p > 0 p>0 p > 0 이면 정의역이 오른쪽으로 한없이 뻗어 있고, p < 0 p<0 p < 0 이면 왼쪽으로 한없이 뻗어 있다. 극한은 그래프가 있는 방향으로만 생각할 수 있다. 정의역이 없는 방향으로는 다가갈 그래프 자체가 없기 때문이다.
정의역이 뻗은 방향으로 x x x 가 가면 근호 안의 값이 한없이 커지므로 제곱근도 한없이 커진다.
p > 0 ⇒ l i m x → ∞ p x + q = ∞ , p < 0 ⇒ l i m x → − ∞ p x + q = ∞ p>0\ \Rightarrow\ \lim_{x\to\infty}\sqrt{px+q}=\infty,\qquad p<0\ \Rightarrow\ \lim_{x\to-\infty}\sqrt{px+q}=\infty p > 0 ⇒ x → ∞ lim p x + q = ∞ , p < 0 ⇒ x → − ∞ lim p x + q = ∞
제곱근은 음수가 될 수 없으므로 − ∞ -\infty − ∞ 로 발산하는 경우는 없다.
쉽게 말하면 — 무리함수는 그래프가 그려진 쪽으로만 걸어갈 수 있습니다. 그쪽 끝까지 가면 값도 끝까지 커집니다. 걸어가기 전에 “이 방향에 그래프가 있나” 를 먼저 확인하면 됩니다.
2. 근호가 분모에 있을 때와 근호가 든 항의 크기를 비교할 때
근호가 한없이 커지면 그 역수는 0 0 0 으로 간다. 분자가 고정된 분수에서는 분모의 절댓값만 커지면 되므로 다음이 성립한다.
l i m x → ∞ c p x + q = 0 ( p > 0 ) \lim_{x\to\infty}\frac{c}{\sqrt{px+q}}=0\quad(p>0) x → ∞ lim p x + q c = 0 ( p > 0 )
x \sqrt{x} x 도 한없이 커지지만 x x x 보다 느리게 커진다. x = 10000 x=10000 x = 10000 이면 x = 100 \sqrt{x}=100 x = 100 이다. 그래서 x x x 와 x \sqrt{x} x 가 함께 있는 분수에서는 분자와 분모를 x x x 로 나누면 x x = 1 x → 0 \dfrac{\sqrt{x}}{x}=\dfrac{1}{\sqrt{x}}\to0 x x = x 1 → 0 이 되어 x x x 쪽이 이긴다. 근호가 든 항도 다항식처럼 서열을 매길 수 있고, x \sqrt{x} x 는 x x x 보다 낮은 서열이다.
쉽게 말하면 — x \sqrt{x} x 는 x x x 를 뒤따라가는 느린 주자입니다. 둘이 함께 있으면 빠른 쪽 x x x 가 식의 대장이 되고, x \sqrt{x} x 는 나누는 순간 0 0 0 으로 사라지는 잔심부름이 됩니다.
3. 근호 안이 이차식이면 절댓값 때문에 두 끝의 부호가 갈린다
x 2 \sqrt{x^2} x 2 은 x x x 가 아니라 ∣ x ∣ |x| ∣ x ∣ 이다. x → ∞ x\to\infty x → ∞ 이면 ∣ x ∣ = x |x|=x ∣ x ∣ = x 이고 x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 이면 ∣ x ∣ = − x |x|=-x ∣ x ∣ = − x 이다. 근호 안이 이차식이면 x 2 x^2 x 2 을 묶어 ∣ x ∣ |x| ∣ x ∣ 를 근호 밖으로 꺼낸다.
a x 2 + b x + c = ∣ x ∣ a + b x + c x 2 ( a > 0 ) \sqrt{ax^2+bx+c}=|x|\sqrt{a+\frac{b}{x}+\frac{c}{x^2}}\quad(a>0) a x 2 + b x + c = ∣ x ∣ a + x b + x 2 c ( a > 0 )
근호 안의 분수들은 0 0 0 으로 가므로 a x 2 + b x + c \sqrt{ax^2+bx+c} a x 2 + b x + c 와 a ∣ x ∣ \sqrt{a}\,|x| a ∣ x ∣ 의 비는 두 끝에서 모두 1 1 1 로 간다. 즉 근호 항의 크기를 정하는 것은 a ∣ x ∣ \sqrt{a}\,|x| a ∣ x ∣ 이고, x → ∞ x\to\infty x → ∞ 에서는 a x \sqrt{a}\,x a x 로, x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 에서는 − a x -\sqrt{a}\,x − a x 로 읽는다. 같은 식이라도 두 끝에서 근호 항의 부호가 반대로 읽힌다.
y = x 2 + 1 y=\sqrt{x^2+1} y = x 2 + 1
곡선이 점선 V자에 달라붙는다
y = x 2 + 1 x y=\dfrac{\sqrt{x^2+1}}{x} y = x x 2 + 1
두 끝의 부호가 갈린다
y = x 2 + 1 y=\sqrt{x^2+1} y = x 2 + 1 은 두 끝에서 모두 위로 올라가며 V V V 자 y = ∣ x ∣ y=|x| y = ∣ x ∣ 에 달라붙습니다. 그래서 x x x 로 나눈 x 2 + 1 x \dfrac{\sqrt{x^2+1}}{x} x x 2 + 1 은 오른쪽 끝에서 1 1 1 , 왼쪽 끝에서 − 1 -1 − 1 로 모입니다.
쉽게 말하면 — 근호는 부호를 먹어 버리는 기계입니다. x x x 가 음수여도 x 2 \sqrt{x^2} x 2 은 양수라서, 왼쪽 끝에서는 x x x 를 그대로 꺼내면 안 되고 부호를 붙여 − x -x − x 로 꺼내야 합니다.
4. 근호가 든 분수는 분모의 x를 부호까지 포함해 나눈다
f ( x ) = 4 x 2 + x x + 3 f(x)=\dfrac{\sqrt{4x^2+x}}{x+3} f ( x ) = x + 3 4 x 2 + x 에서 분자는 ∣ x ∣ 4 + 1 x |x|\sqrt{4+\frac1x} ∣ x ∣ 4 + x 1 이고 분모는 x ( 1 + 3 x ) x\left(1+\frac3x\right) x ( 1 + x 3 ) 이다. 분모의 x x x 는 부호를 가진 그대로이다. 두 끝에서 약분하면 다음과 같이 갈린다.
x → ∞ : x 4 + 1 x x ( 1 + 3 x ) → 2 , x → − ∞ : − x 4 + 1 x x ( 1 + 3 x ) → − 2 x\to\infty:\ \frac{x\sqrt{4+\frac1x}}{x\left(1+\frac3x\right)}\to2,\qquad x\to-\infty:\ \frac{-x\sqrt{4+\frac1x}}{x\left(1+\frac3x\right)}\to-2 x → ∞ : x ( 1 + x 3 ) x 4 + x 1 → 2 , x → − ∞ : x ( 1 + x 3 ) − x 4 + x 1 → − 2
일반적으로 a > 0 a>0 a > 0 , p ≠ 0 p\ne0 p = 0 이면 l i m x → ∞ a x 2 + b x + c p x + q = a p \displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{\sqrt{ax^2+bx+c}}{px+q}=\frac{\sqrt a}{p} x → ∞ lim p x + q a x 2 + b x + c = p a 이고 l i m x → − ∞ a x 2 + b x + c p x + q = − a p \displaystyle\lim_{x\to-\infty}\frac{\sqrt{ax^2+bx+c}}{px+q}=-\frac{\sqrt a}{p} x → − ∞ lim p x + q a x 2 + b x + c = − p a 이다. 왼쪽 끝은 x = − t x=-t x = − t 로 놓고 t → ∞ t\to\infty t → ∞ 로 옮겨 계산해도 같은 결과가 나온다. 이때 x 2 = t \sqrt{x^2}=t x 2 = t 이다.
쉽게 말하면 — 분자에서 나온 ∣ x ∣ |x| ∣ x ∣ 는 항상 양수이고 분모의 x x x 는 왼쪽 끝에서 음수입니다. 약분이 이 둘의 부호 차이를 그대로 반영합니다.
5. 두 끝의 극한이 각각 주어지면 연립한다
f ( x ) = a x 2 + c + b x x + e f(x)=\dfrac{\sqrt{ax^2+c}+bx}{x+e} f ( x ) = x + e a x 2 + c + b x (a > 0 a>0 a > 0 )에서 근호 항은 두 끝에서 부호가 반대로 읽히고 b x bx b x 항은 두 끝에서 같다.
l i m x → ∞ f ( x ) = a + b , l i m x → − ∞ f ( x ) = − a + b \lim_{x\to\infty}f(x)=\sqrt a+b,\qquad \lim_{x\to-\infty}f(x)=-\sqrt a+b x → ∞ lim f ( x ) = a + b , x → − ∞ lim f ( x ) = − a + b
두 값을 더해 2 2 2 로 나누면 b b b 이고, 두 값의 차를 2 2 2 로 나누면 a \sqrt a a 이다. 한쪽 끝의 극한만으로는 식이 하나뿐이라 두 미지수를 정할 수 없지만, 두 끝의 극한이 주어지면 서로 독립인 식 두 개가 된다.
쉽게 말하면 — 오른쪽 끝에서 본 값과 왼쪽 끝에서 본 값은 같은 식을 다른 방향에서 본 사진입니다. 부호가 갈리는 부분과 갈리지 않는 부분이 있으므로 두 사진을 합치면 각각을 분리해 낼 수 있습니다.
누구나 풀 수 있어요기본형은 2단계로 풉니다. 응용형은 아래 문제 해설의 “단계별로 풀어 보기”에서 안내합니다.
루트 안이 x 2 x^2 x 2 으로 시작하면 오른쪽 끝에서는 x 2 = x \sqrt{x^2}=x x 2 = x , 왼쪽 끝에서는 x 2 = − x \sqrt{x^2}=-x x 2 = − x 로 읽습니다.
위아래에서 가장 큰 항 하나씩만 골라 x x x 앞의 숫자끼리 나눕니다.
※ x → ∞ x\to\infty x → ∞ , x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 이고 위가 a x 2 + ⋯ \sqrt{ax^2+\cdots} a x 2 + ⋯ (a > 0 a>0 a > 0 ), 아래가 일차식일 때의 기본형입니다. 루트 안이 일차식인 경우와 두 끝의 극한이 주어진 문제는 아래 문제 해설을 보세요.
유제
문제 1 · 기본
함수 f ( x ) = − 4 x + 3 f(x) = \sqrt{-4x+3} f ( x ) = − 4 x + 3 에 대하여 l i m x → − ∞ f ( x ) \displaystyle\lim_{x \to -\infty} f(x) x → − ∞ lim f ( x ) 의 값은?
① − ∞ -\infty − ∞
② 0 0 0
③ 3 3 3
④ 4 4 4
⑤ ∞ \infty ∞
정답과 해설 보기
정답 ⑤
■ 정석 풀이
누구나 풀 수 있어요2단계만 따라오세요. 왜 그런지는 아래 정석 풀이에서 천천히 보면 됩니다.
루트 안의 식 − 4 x + 3 -4x+3 − 4 x + 3 만 봅니다. x x x 가 한없이 작아지면(음수로 커지면) − 4 x -4x − 4 x 는 한없이 커지는 양수가 됩니다.
루트 안이 한없이 커지면 루트를 씌운 값도 한없이 커집니다. − 4 x + 3 → ∞ \sqrt{-4x+3}\to\infty − 4 x + 3 → ∞ → 정답 ⑤
※ 루트 안의 식이 양수로 한없이 커질 때만 이렇게 하세요. 루트 안이 음수로 가면 그 쪽에는 그래프가 없습니다.
자세한 풀이 보기
f ( x ) = − 4 x + 3 f(x)=\sqrt{-4x+3} f ( x ) = − 4 x + 3 은 − 4 x + 3 ≥ 0 -4x+3\ge0 − 4 x + 3 ≥ 0 , 즉 x ≤ 3 4 x\le\dfrac34 x ≤ 4 3 에서 정의된다. 계수가 − 4 < 0 -4<0 − 4 < 0 이므로 정의역이 왼쪽으로 한없이 뻗어 있어 x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 를 생각할 수 있다.
x x x 가 한없이 작아지면 − 4 x -4x − 4 x 는 오히려 한없이 커지므로 − 4 x + 3 -4x+3 − 4 x + 3 도 한없이 커지고, 그 제곱근인 f ( x ) f(x) f ( x ) 도 한없이 커진다.
x x x 가 왼쪽으로 한없이 멀어지면 곡선을 따라 f ( x ) f(x) f ( x ) 도 한없이 위로 올라갑니다.
따라서
l i m x → − ∞ − 4 x + 3 = ∞ \lim_{x \to -\infty} \sqrt{-4x+3} = \infty x → − ∞ lim − 4 x + 3 = ∞
이다.
■ 관련 개념 및 공식
관련 개념 및 공식 보기
핵심 개념 1번: 정의역이 뻗은 방향으로 가면 근호 안이 한없이 커진다.
p < 0 ⇒ l i m x → − ∞ p x + q = ∞ p<0\ \Rightarrow\ \lim_{x\to-\infty}\sqrt{px+q}=\infty p < 0 ⇒ x → − ∞ lim p x + q = ∞
p = − 4 < 0 p=-4<0 p = − 4 < 0 이므로 정의역이 왼쪽으로 뻗어 있고 곧바로 ∞ \infty ∞ 로 발산한다. 상수항 3 3 3 은 발산 여부에 영향을 주지 않는다.
쉽게 말하면 — 계수 p p p 의 부호만 확인하면 그래프가 어느 쪽으로 뻗어 있는지, 그래서 x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 를 물을 수 있는지가 정해집니다.
■ 직관적 통찰 및 비법
x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 라는 조건을 보고 “x x x 가 작아지니 뿌리 안도 작아지겠지” 라고 반사적으로 판단하는 것이 가장 흔한 실수이다. 계수가 음수(− 4 -4 − 4 )이면 부호가 한 번 뒤집혀 x x x 가 작아질수록 뿌리 안은 오히려 커진다.
x → ∞ x\to\infty x → ∞ 에서 발산하려면 계수가 양수여야 했다면, x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 에서는 계수가 음수여야 한다. 이 부호 반전 하나로 뿌리 안을 계산하지 않고도 발산 여부를 판단할 수 있다.
다음 문제
문제 2 · 기본
함수 f ( x ) = 4 x 2 + x x + 3 \displaystyle f(x)=\frac{\sqrt{4x^2+x}}{x+3} f ( x ) = x + 3 4 x 2 + x 에 대하여
l i m x → ∞ f ( x ) − l i m x → − ∞ f ( x ) \lim_{x\to\infty}f(x)-\lim_{x\to-\infty}f(x) x → ∞ lim f ( x ) − x → − ∞ lim f ( x )
의 값을 구하시오.
정답과 해설 보기
정답 4
■ 정석 풀이
누구나 풀 수 있어요4단계만 따라오세요. 왜 그런지는 아래 정석 풀이에서 천천히 보면 됩니다.
위의 루트 안에서 가장 높은 차수의 항 4 x 2 4x^2 4 x 2 만 봅니다. 루트를 씌우면 2 ∣ x ∣ 2|x| 2∣ x ∣ 입니다. 아래 x + 3 x+3 x + 3 은 x x x 앞의 숫자 1 1 1 만 봅니다.
오른쪽 끝(x → ∞ x\to\infty x → ∞ )은 ∣ x ∣ = x |x|=x ∣ x ∣ = x 이므로 2 x 1 ⋅ x = 2 \frac{2x}{1\cdot x}=2 1 ⋅ x 2 x = 2 입니다.
왼쪽 끝(x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ )은 ∣ x ∣ = − x |x|=-x ∣ x ∣ = − x 이므로 2 ( − x ) 1 ⋅ x = − 2 \frac{2(-x)}{1\cdot x}=-2 1 ⋅ x 2 ( − x ) = − 2 입니다.
문제대로 뺍니다. 2 − ( − 2 ) = 4 2-(-2)=4 2 − ( − 2 ) = 4 → 정답 4 4 4
※ x → ± ∞ x\to\pm\infty x → ± ∞ 에서 위가 a x 2 + b x + c \sqrt{ax^2+bx+c} a x 2 + b x + c (a > 0 a>0 a > 0 ), 아래가 일차식일 때만 이렇게 하세요. 왼쪽 끝에서는 x 2 = − x \sqrt{x^2}=-x x 2 = − x 인 점을 꼭 챙기세요.
자세한 풀이 보기
x x x 의 절댓값이 충분히 크면 4 x 2 + x > 0 4x^2+x>0 4 x 2 + x > 0 이므로 근호 안에서 x 2 x^2 x 2 을 묶어 ∣ x ∣ |x| ∣ x ∣ 를 꺼낸다.
4 x 2 + x = ∣ x ∣ 4 + 1 x , x + 3 = x ( 1 + 3 x ) \sqrt{4x^2+x}=|x|\sqrt{4+\frac1x},\qquad x+3=x\left(1+\frac3x\right) 4 x 2 + x = ∣ x ∣ 4 + x 1 , x + 3 = x ( 1 + x 3 )
(i) x → ∞ x\to\infty x → ∞
∣ x ∣ = x |x|=x ∣ x ∣ = x 이므로
f ( x ) = x 4 + 1 x x ( 1 + 3 x ) = 4 + 1 x 1 + 3 x ⟶ 4 1 = 2 f(x)=\frac{x\sqrt{4+\frac1x}}{x\left(1+\frac3x\right)}=\frac{\sqrt{4+\frac1x}}{1+\frac3x}\ \longrightarrow\ \frac{\sqrt4}{1}=2 f ( x ) = x ( 1 + x 3 ) x 4 + x 1 = 1 + x 3 4 + x 1 ⟶ 1 4 = 2
(ii) x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞
∣ x ∣ = − x |x|=-x ∣ x ∣ = − x 이므로
f ( x ) = − x 4 + 1 x x ( 1 + 3 x ) = − 4 + 1 x 1 + 3 x ⟶ − 2 f(x)=\frac{-x\sqrt{4+\frac1x}}{x\left(1+\frac3x\right)}=-\frac{\sqrt{4+\frac1x}}{1+\frac3x}\ \longrightarrow\ -2 f ( x ) = x ( 1 + x 3 ) − x 4 + x 1 = − 1 + x 3 4 + x 1 ⟶ − 2
오른쪽 끝에서는 곡선이 y = 2 y=2 y = 2 로, 왼쪽 끝에서는 y = − 2 y=-2 y = − 2 로 모입니다. 같은 식이 두 끝에서 서로 다른 값으로 향합니다.
(i), (ii)에서
l i m x → ∞ f ( x ) − l i m x → − ∞ f ( x ) = 2 − ( − 2 ) = 4 \lim_{x\to\infty}f(x)-\lim_{x\to-\infty}f(x)=2-(-2)=4 x → ∞ lim f ( x ) − x → − ∞ lim f ( x ) = 2 − ( − 2 ) = 4
이다.
■ 관련 개념 및 공식
관련 개념 및 공식 보기
핵심 개념 3번과 4번: 근호 안이 이차식(a > 0 a>0 a > 0 )이고 분모가 일차식(p ≠ 0 p\ne0 p = 0 )이면 ∣ x ∣ |x| ∣ x ∣ 를 꺼내고, 분모의 x x x 는 부호를 가진 채로 약분한다.
l i m x → ∞ a x 2 + b x + c p x + q = a p , l i m x → − ∞ a x 2 + b x + c p x + q = − a p \lim_{x\to\infty}\frac{\sqrt{ax^2+bx+c}}{px+q}=\frac{\sqrt a}{p},\qquad
\lim_{x\to-\infty}\frac{\sqrt{ax^2+bx+c}}{px+q}=-\frac{\sqrt a}{p} x → ∞ lim p x + q a x 2 + b x + c = p a , x → − ∞ lim p x + q a x 2 + b x + c = − p a
이 문제는 a = 4 a=4 a = 4 , p = 1 p=1 p = 1 이므로 2 1 \dfrac{2}{1} 1 2 과 − 2 1 -\dfrac{2}{1} − 1 2 이다.
쉽게 말하면 — 분자의 근호는 어느 쪽 끝이든 양수 2 ∣ x ∣ 2|x| 2∣ x ∣ 로 읽히고, 분모의 x x x 는 오른쪽에서 양수, 왼쪽에서 음수입니다. 그러니 같은 몫이 한쪽에서는 2 2 2 , 다른 쪽에서는 − 2 -2 − 2 입니다.
■ 직관적 통찰 및 비법
가장 흔한 실수는 x 2 = x \sqrt{x^2}=x x 2 = x 로 쓰고 두 끝 모두 2 2 2 로 답하는 것이다. 그러면 구하는 값이 0 0 0 이 되어 버린다. 문제가 일부러 두 끝의 차를 묻는 것은 부호가 갈리는지 시험하기 위해서이다.
계산을 줄이는 방법은 x = − t x=-t x = − t 치환이다. 왼쪽 끝을 t → ∞ t\to\infty t → ∞ 로 옮기면 f = 4 t 2 − t − t + 3 f=\dfrac{\sqrt{4t^2-t}}{-t+3} f = − t + 3 4 t 2 − t 이고 근호는 t 2 = t \sqrt{t^2}=t t 2 = t 로 꺼내므로 분모의 − t -t − t 와 약분되어 − 2 -2 − 2 가 나온다. 어느 방법이든 분자의 근호는 양수, 분모의 x x x 는 부호 포함이라는 두 사실만 지키면 된다.
다음 문제
문제 3 · 응용
<보기>에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. l i m x → − ∞ x 2 + 1 x = − 1 \displaystyle\lim_{x\to-\infty}\frac{\sqrt{x^2+1}}{x}=-1 x → − ∞ lim x x 2 + 1 = − 1
ㄴ. l i m x → ∞ 4 x + 1 x + 2 = 0 \displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{\sqrt{4x+1}}{x+2}=0 x → ∞ lim x + 2 4 x + 1 = 0
ㄷ. l i m x → − ∞ 4 x 2 + 1 2 x − 1 = 1 \displaystyle\lim_{x\to-\infty}\frac{\sqrt{4x^2+1}}{2x-1}=1 x → − ∞ lim 2 x − 1 4 x 2 + 1 = 1
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄱ, ㄴ
④ ㄴ, ㄷ
⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답과 해설 보기
정답 ③
■ 정석 풀이
단계별로 풀어 보기5단계로 나눠 풀어 봅니다. 각 단계의 이유는 정석 풀이에서 확인하세요.
보기마다 루트 안의 가장 높은 차수의 항을 루트로 씌워 읽습니다. x 2 x^2 x 2 꼴이면 ∣ x ∣ |x| ∣ x ∣ , 오른쪽 끝에서는 x x x , 왼쪽 끝에서는 − x -x − x 입니다.
ㄱ: x 2 + 1 x \frac{\sqrt{x^2+1}}{x} x x 2 + 1 는 왼쪽 끝이므로 위가 − x -x − x 로 읽혀 − x x = − 1 \frac{-x}{x}=-1 x − x = − 1 입니다. 보기와 같으므로 ㄱ은 옳습니다.
ㄴ: 위 4 x + 1 \sqrt{4x+1} 4 x + 1 은 x x x 로 시작하는 루트라 위의 크기가 x \sqrt{x} x 수준이고, 아래 x + 2 x+2 x + 2 는 x x x 수준입니다. 아래가 훨씬 크므로 0 0 0 입니다. ㄴ은 옳습니다.
ㄷ: 위 4 x 2 + 1 \sqrt{4x^2+1} 4 x 2 + 1 은 왼쪽 끝에서 − 2 x -2x − 2 x 로 읽히고 아래 2 x − 1 2x-1 2 x − 1 은 2 x 2x 2 x 수준이므로 − 2 x 2 x = − 1 \frac{-2x}{2x}=-1 2 x − 2 x = − 1 입니다. 보기는 1 1 1 이라서 ㄷ은 틀립니다.
옳은 것은 ㄱ, ㄴ입니다. → 정답 ③
※ 루트 안이 x 2 x^2 x 2 로 시작하는지, x x x 로 시작하는지 먼저 구분하세요. x 2 x^2 x 2 로 시작하면 왼쪽 끝에서 부호가 바뀝니다.
자세한 풀이 보기
(i) ㄱ
x 2 + 1 = ∣ x ∣ 1 + 1 x 2 \sqrt{x^2+1}=|x|\sqrt{1+\frac{1}{x^2}} x 2 + 1 = ∣ x ∣ 1 + x 2 1 이고 x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 이면 ∣ x ∣ = − x |x|=-x ∣ x ∣ = − x 이므로
x 2 + 1 x = − x 1 + 1 x 2 x = − 1 + 1 x 2 ⟶ − 1 \frac{\sqrt{x^2+1}}{x}=\frac{-x\sqrt{1+\frac1{x^2}}}{x}=-\sqrt{1+\frac1{x^2}}\ \longrightarrow\ -1 x x 2 + 1 = x − x 1 + x 2 1 = − 1 + x 2 1 ⟶ − 1
이다. ㄱ은 참이다.
(ii) ㄴ
분자와 분모를 x x x 로 나눈다. x > 0 x>0 x > 0 이므로 4 x + 1 x = 4 x + 1 x 2 = 4 x + 1 x 2 \dfrac{\sqrt{4x+1}}{x}=\sqrt{\dfrac{4x+1}{x^2}}=\sqrt{\dfrac4x+\dfrac1{x^2}} x 4 x + 1 = x 2 4 x + 1 = x 4 + x 2 1 이다.
4 x + 1 x + 2 = 4 x + 1 x 2 1 + 2 x ⟶ 0 1 = 0 \frac{\sqrt{4x+1}}{x+2}=\frac{\sqrt{\frac4x+\frac1{x^2}}}{1+\frac2x}\ \longrightarrow\ \frac{0}{1}=0 x + 2 4 x + 1 = 1 + x 2 x 4 + x 2 1 ⟶ 1 0 = 0
이다. ㄴ은 참이다.
(iii) ㄷ
4 x 2 + 1 = ∣ x ∣ 4 + 1 x 2 \sqrt{4x^2+1}=|x|\sqrt{4+\frac1{x^2}} 4 x 2 + 1 = ∣ x ∣ 4 + x 2 1 이고 x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 이면 ∣ x ∣ = − x |x|=-x ∣ x ∣ = − x 이므로
4 x 2 + 1 2 x − 1 = − x 4 + 1 x 2 x ( 2 − 1 x ) = − 4 + 1 x 2 2 − 1 x ⟶ − 2 2 = − 1 \frac{\sqrt{4x^2+1}}{2x-1}=\frac{-x\sqrt{4+\frac1{x^2}}}{x\left(2-\frac1x\right)}=-\frac{\sqrt{4+\frac1{x^2}}}{2-\frac1x}\ \longrightarrow\ -\frac{2}{2}=-1 2 x − 1 4 x 2 + 1 = x ( 2 − x 1 ) − x 4 + x 2 1 = − 2 − x 1 4 + x 2 1 ⟶ − 2 2 = − 1
이다. 1 1 1 이라고 한 ㄷ은 거짓이다.
ㄱ
ㄴ
ㄷ
ㄱ은 왼쪽 끝이 − 1 -1 − 1 로, ㄴ은 오른쪽 끝이 0 0 0 으로 모이고, ㄷ은 왼쪽 끝이 − 1 -1 − 1 로 모입니다.
옳은 것은 ㄱ, ㄴ이다.
■ 관련 개념 및 공식
관련 개념 및 공식 보기
핵심 개념 2번, 3번, 4번: 근호 안이 이차식이면 ∣ x ∣ |x| ∣ x ∣ 를 꺼내 두 끝의 부호를 구분하고, 근호 안이 일차식이면 x x x 보다 느리게 커진다.
근호 안이 이차식: x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 에서 x 2 = − x \sqrt{x^2}=-x x 2 = − x 이므로 부호가 갈린다.
근호 안이 일차식: 분모가 x x x 일차이면 x x → 0 \dfrac{\sqrt{x}}{x}\to0 x x → 0 이다.
쉽게 말하면 — 근호 안이 x 2 x^2 x 2 꼴이면 부호를 의심하고, x x x 꼴이면 느린 주자로 보고 분모에 맡깁니다.
■ 직관적 통찰 및 비법
ㄱ과 ㄷ은 같은 함정이고 부호만 다르게 설계되었다. x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 인데 분모 x x x 또는 2 x − 1 2x-1 2 x − 1 이 음수라는 사실을 놓치면 근호의 양수와 약분해 + 1 +1 + 1 이 나온다. 왼쪽 끝에서 분모가 음수인 분수에 근호가 있으면 결과가 음수가 된다고 먼저 예측하면 계산 전에 거짓을 걸러 낼 수 있다.
ㄴ은 근호 안이 일차식이라 이차식의 근호와 서열이 다르다. 분자 4 x + 1 \sqrt{4x+1} 4 x + 1 은 x x x 의 1 2 \dfrac12 2 1 제곱 정도로 커지고 분모는 x x x 정도로 커지므로 분모가 이긴다. 근호 안이 몇 차인지만 봐도 ㄴ이 0 0 0 이라는 것을 알 수 있다.
다음 문제
문제 4 · 응용
함수 f ( x ) = a x + 12 \displaystyle f(x) = \sqrt{ax+12} f ( x ) = a x + 12 에 대하여 l i m x → − ∞ f ( x ) \displaystyle\lim_{x \to -\infty} f(x) x → − ∞ lim f ( x ) 의 값이 존재하지 않고 양의 무한대로 발산하도록 하는 정수 a a a 의 값 중 가장 큰 것을 구하시오.
정답과 해설 보기
정답 -1
■ 정석 풀이
단계별로 풀어 보기4단계로 나눠 풀어 봅니다. 각 단계의 이유는 정석 풀이에서 확인하세요.
x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 를 물으려면 그래프가 왼쪽으로 한없이 있어야 합니다. 그러려면 루트 안 a x + 12 ax+12 a x + 12 에서 a a a 가 0 0 0 이하여야 합니다.
a = 0 a=0 a = 0 이면 12 \sqrt{12} 12 라는 숫자 하나로 정해지니 발산하지 않습니다. 그래서 a = 0 a=0 a = 0 은 뺍니다.
a < 0 a<0 a < 0 이면 x x x 가 한없이 작아질 때 a x ax a x 가 한없이 커지므로 루트 값도 한없이 커집니다. ∞ \infty ∞ 로 발산합니다.
가능한 정수는 − 1 -1 − 1 , − 2 -2 − 2 , − 3 -3 − 3 , ...이고 가장 큰 것은 − 1 -1 − 1 입니다. → 정답 − 1 -1 − 1
자세한 풀이 보기
(i) 정의역이 왼쪽으로 뻗어 있어야 한다
x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 인 극한을 생각하려면 정의역이 왼쪽으로 한없이 뻗어 있어야 하고, 이는 a ≤ 0 a\le0 a ≤ 0 일 때 가능하다. a > 0 a>0 a > 0 이면 정의역이 x ≥ − 12 a x\ge-\dfrac{12}{a} x ≥ − a 12 꼴로 오른쪽으로만 뻗어 있어 왼쪽에는 그래프 자체가 없으므로 극한을 물을 수 없다.
(ii) a = 0 a=0 a = 0 은 제외된다
a = 0 a=0 a = 0 이면 f ( x ) = 12 f(x)=\sqrt{12} f ( x ) = 12 인 상수함수라 x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 일 때 발산이 아니라 12 \sqrt{12} 12 로 수렴한다. 정의역 조건은 a ≤ 0 a\le0 a ≤ 0 이지만 발산 조건은 a < 0 a<0 a < 0 이다.
(iii) a < 0 a<0 a < 0 이면 항상 발산한다
a < 0 a<0 a < 0 이면 x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 일 때 a x ax a x 가 한없이 커지므로
l i m x → − ∞ a x + 12 = ∞ \lim_{x \to -\infty} \sqrt{ax+12} = \infty x → − ∞ lim a x + 12 = ∞
이다. 조건을 만족하는 정수는 − 1 , − 2 , − 3 , … -1,\ -2,\ -3,\ \dots − 1 , − 2 , − 3 , … 이고 가장 큰 것은
a = − 1 a=-1 a = − 1
이다.
a = − 1 a=-1 a = − 1 이면 정의역이 왼쪽으로 뻗어 있어 x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 로 갈수록 값이 한없이 커집니다. a = 1 a=1 a = 1 이면 정의역이 x = − 12 x=-12 x = − 12 에서 멈춰 더 왼쪽에는 그래프가 없습니다.
■ 관련 개념 및 공식
관련 개념 및 공식 보기
핵심 개념 1번: x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 에서 발산하려면 정의역이 왼쪽으로 뻗어야 하고 근호 안이 한없이 커져야 한다.
정의역 조건(a ≤ 0 a\le0 a ≤ 0 )과 발산 조건(a < 0 a<0 a < 0 )은 등호 하나가 다르다.
쉽게 말하면 — a = 0 a=0 a = 0 은 뿌리 안에서 x x x 가 사라지는 경계선입니다. x x x 가 살아 있어야 x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 에 따라 값이 커지므로 계수가 진짜 음수여야 발산이 일어납니다.
■ 직관적 통찰 및 비법
“가장 큰 정수” 를 묻고 있어 a = 0 a=0 a = 0 을 답으로 고르기 쉽다. 그러나 a = 0 a=0 a = 0 은 수렴이므로 조건에 들어가지 못한다. 정의역 조건과 발산 조건을 같은 것으로 보지 않는 것이 핵심이다.
답이 − 1 -1 − 1 이라는 점도 확인 단서이다. 조건을 만족하는 정수가 음의 정수 전체이므로 가장 큰 값은 등호가 빠진 경계 바로 아래 − 1 -1 − 1 이다.
다음 문제
문제 5 · 응용
l i m x → ∞ x + 3 x 2 x − x \displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{x+3\sqrt{x}}{2x-\sqrt{x}} x → ∞ lim 2 x − x x + 3 x 의 값은?
① 0 0 0
② 1 4 \dfrac{1}{4} 4 1
③ 1 1 1
④ 1 2 \dfrac{1}{2} 2 1
⑤ ∞ \infty ∞
정답과 해설 보기
정답 ④
■ 정석 풀이
단계별로 풀어 보기3단계로 나눠 풀어 봅니다. 각 단계의 이유는 정석 풀이에서 확인하세요.
위 x + 3 x x+3\sqrt{x} x + 3 x 에서 가장 큰 항은 x x x 이고 앞의 숫자는 1 1 1 입니다. (x \sqrt{x} x 는 x x x 보다 훨씬 작아서 버립니다.)
아래 2 x − x 2x-\sqrt{x} 2 x − x 에서 가장 큰 항은 2 x 2x 2 x 이고 앞의 숫자는 2 2 2 입니다.
두 숫자를 나눕니다. 1 2 \frac{1}{2} 2 1 → 정답 ④
※ x → ∞ x\to\infty x → ∞ 인 극한에서 위아래의 가장 큰 항이 같은 종류(x x x )일 때만 이렇게 하세요.
자세한 풀이 보기
분자와 분모를 x x x 로 나눈다. x > 0 x>0 x > 0 이므로 x x = 1 x \dfrac{\sqrt{x}}{x}=\dfrac{1}{\sqrt{x}} x x = x 1 이다.
x + 3 x 2 x − x = 1 + 3 x 2 − 1 x \frac{x+3\sqrt{x}}{2x-\sqrt{x}}=\frac{1+\dfrac{3}{\sqrt{x}}}{2-\dfrac{1}{\sqrt{x}}} 2 x − x x + 3 x = 2 − x 1 1 + x 3
x → ∞ x\to\infty x → ∞ 일 때 x → ∞ \sqrt{x}\to\infty x → ∞ 이므로 3 x → 0 \dfrac{3}{\sqrt{x}}\to0 x 3 → 0 , 1 x → 0 \dfrac{1}{\sqrt{x}}\to0 x 1 → 0 이다.
x x x 가 한없이 커지면 곡선은 직선 y = 1 2 y=\frac12 y = 2 1 에 가까워집니다.
따라서
l i m x → ∞ x + 3 x 2 x − x = 1 2 \lim_{x\to\infty}\frac{x+3\sqrt{x}}{2x-\sqrt{x}}=\frac{1}{2} x → ∞ lim 2 x − x x + 3 x = 2 1
이다.
■ 관련 개념 및 공식
관련 개념 및 공식 보기
핵심 개념 2번: x \sqrt{x} x 는 x x x 보다 느리게 커지므로 x x x 로 나누면 x x = 1 x → 0 \dfrac{\sqrt{x}}{x}=\dfrac{1}{\sqrt{x}}\to0 x x = x 1 → 0 이다.
분자와 분모를 대장 x x x 의 계수만 보면 1 2 \dfrac{1}{2} 2 1 이다. 3 x 3\sqrt{x} 3 x 와 − x -\sqrt{x} − x 는 계수가 얼마든 극한값에 관여하지 않는다.
쉽게 말하면 — x x x 와 x \sqrt{x} x 가 섞인 식에서는 x x x 앞의 계수만 읽습니다. x \sqrt{x} x 앞의 숫자는 아무리 커도 x x x 앞에서는 힘을 쓰지 못합니다.
■ 직관적 통찰 및 비법
3 x 3\sqrt{x} 3 x 의 계수 3 3 3 이 커 보여 “분자가 더 크니 3 − 1 \dfrac{3}{-1} − 1 3 같은 값” 이나 “∞ \infty ∞ ” 로 답하는 것이 함정이다. x = 10000 x=10000 x = 10000 을 넣어 보면 분자 x + 3 x = 10300 x+3\sqrt{x}=10300 x + 3 x = 10300 중 3 x 3\sqrt{x} 3 x 는 300 300 300 뿐이다. x x x 가 커질수록 이 비율은 더 줄어든다.
계수가 아니라 서열이 승부를 가른다. x \sqrt{x} x 같은 항은 x x x 보다 차수가 낮은 항이고, 같은 식에 낮은 항과 높은 항이 함께 있으면 높은 항만 읽는다.
다음 문제
문제 6 · 응용
함수 f ( x ) = 2 x − x 2 + 3 x + 1 \displaystyle f(x)=\frac{2x-\sqrt{x^2+3}}{x+1} f ( x ) = x + 1 2 x − x 2 + 3 에 대하여
l i m x → ∞ f ( x ) × l i m x → − ∞ f ( x ) \lim_{x\to\infty}f(x)\times\lim_{x\to-\infty}f(x) x → ∞ lim f ( x ) × x → − ∞ lim f ( x )
의 값을 구하시오.
정답과 해설 보기
정답 3
■ 정석 풀이
단계별로 풀어 보기4단계로 나눠 풀어 봅니다. 각 단계의 이유는 정석 풀이에서 확인하세요.
위의 루트 x 2 + 3 \sqrt{x^2+3} x 2 + 3 는 ∣ x ∣ |x| ∣ x ∣ 수준입니다. 아래 x + 1 x+1 x + 1 은 x x x 앞의 숫자 1 1 1 만 봅니다.
오른쪽 끝(x → ∞ x\to\infty x → ∞ )은 ∣ x ∣ = x |x|=x ∣ x ∣ = x 이므로 위가 2 x − x = x 2x-x=x 2 x − x = x 가 되어 1 1 = 1 \frac{1}{1}=1 1 1 = 1 입니다.
왼쪽 끝(x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ )은 ∣ x ∣ = − x |x|=-x ∣ x ∣ = − x 이므로 위가 2 x − ( − x ) = 3 x 2x-(-x)=3x 2 x − ( − x ) = 3 x 가 되어 3 1 = 3 \frac{3}{1}=3 1 3 = 3 입니다.
문제대로 곱합니다. 1 × 3 = 3 1\times3=3 1 × 3 = 3 → 정답 3 3 3
※ x → ∞ x\to\infty x → ∞ , x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 인 극한에서 루트 안이 x 2 x^2 x 2 으로 시작할 때만 이렇게 하세요. 왼쪽 끝에서는 x 2 = − x \sqrt{x^2}=-x x 2 = − x 인 점을 꼭 챙기세요.
자세한 풀이 보기
x 2 + 3 = ∣ x ∣ 1 + 3 x 2 \sqrt{x^2+3}=|x|\sqrt{1+\dfrac{3}{x^2}} x 2 + 3 = ∣ x ∣ 1 + x 2 3 이고, 분모는 x + 1 = x ( 1 + 1 x ) x+1=x\left(1+\dfrac1x\right) x + 1 = x ( 1 + x 1 ) 이다.
(i) x → ∞ x\to\infty x → ∞
∣ x ∣ = x |x|=x ∣ x ∣ = x 이므로 분자는 2 x − x 1 + 3 x 2 = x ( 2 − 1 + 3 x 2 ) 2x-x\sqrt{1+\frac3{x^2}}=x\left(2-\sqrt{1+\frac3{x^2}}\right) 2 x − x 1 + x 2 3 = x ( 2 − 1 + x 2 3 ) 이고
f ( x ) = 2 − 1 + 3 x 2 1 + 1 x ⟶ 2 − 1 1 = 1 f(x)=\frac{2-\sqrt{1+\frac3{x^2}}}{1+\frac1x}\ \longrightarrow\ \frac{2-1}{1}=1 f ( x ) = 1 + x 1 2 − 1 + x 2 3 ⟶ 1 2 − 1 = 1
이다.
(ii) x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞
∣ x ∣ = − x |x|=-x ∣ x ∣ = − x 이므로 분자는 2 x + x 1 + 3 x 2 = x ( 2 + 1 + 3 x 2 ) 2x+x\sqrt{1+\frac3{x^2}}=x\left(2+\sqrt{1+\frac3{x^2}}\right) 2 x + x 1 + x 2 3 = x ( 2 + 1 + x 2 3 ) 이고
f ( x ) = 2 + 1 + 3 x 2 1 + 1 x ⟶ 2 + 1 1 = 3 f(x)=\frac{2+\sqrt{1+\frac3{x^2}}}{1+\frac1x}\ \longrightarrow\ \frac{2+1}{1}=3 f ( x ) = 1 + x 1 2 + 1 + x 2 3 ⟶ 1 2 + 1 = 3
이다.
오른쪽 끝에서는 곡선이 y = 1 y=1 y = 1 로, 왼쪽 끝에서는 y = 3 y=3 y = 3 으로 모입니다.
(i), (ii)에서
l i m x → ∞ f ( x ) × l i m x → − ∞ f ( x ) = 1 × 3 = 3 \lim_{x\to\infty}f(x)\times\lim_{x\to-\infty}f(x)=1\times3=3 x → ∞ lim f ( x ) × x → − ∞ lim f ( x ) = 1 × 3 = 3
이다.
■ 관련 개념 및 공식
관련 개념 및 공식 보기
핵심 개념 3번과 4번: 근호 항 x 2 + 3 \sqrt{x^2+3} x 2 + 3 은 x → ∞ x\to\infty x → ∞ 에서 x x x , x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 에서 − x -x − x 로 읽는다.
분자에서 2 x 2x 2 x 와 근호 항이 서로 마주 서는 구조이므로 두 끝에서 분자가 x x x 또는 3 x 3x 3 x 로 달라진다.
x → ∞ : 2 x − x = x , x → − ∞ : 2 x − ( − x ) = 3 x x\to\infty:\ 2x-x=x,\qquad x\to-\infty:\ 2x-(-x)=3x x → ∞ : 2 x − x = x , x → − ∞ : 2 x − ( − x ) = 3 x
쉽게 말하면 — 근호 항이 두 끝에서 부호를 바꿔 나타나므로, 그 항과 더해지는 2 x 2x 2 x 와의 결과가 달라집니다. 부호만 바뀌는 것이 아니라 크기까지 달라집니다.
■ 직관적 통찰 및 비법
x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 에서도 x 2 = x \sqrt{x^2}=x x 2 = x 로 쓰면 분자가 2 x − x = x 2x-x=x 2 x − x = x 가 되어 두 끝 모두 1 1 1 이 나오고 답이 1 1 1 이 된다. 이 문제는 두 끝을 곱하게 해서 그 실수를 3 3 3 이 아니라 1 1 1 이라는 눈에 띄는 오답으로 만든다.
분모 x + 1 x+1 x + 1 과 분자의 2 x 2x 2 x 는 x x x 를 묶어 약분하면 두 끝에서 같은 방식으로 정리된다. 두 끝에서 부호를 따로 읽어야 하는 것은 근호 항 하나뿐이므로, 그 항의 부호만 추적하면 계산이 짧아진다.
다음 문제
문제 7 · 응용
양수 a a a 와 상수 b b b 에 대하여 함수 f ( x ) = a x 2 + 4 + b x x + 2 \displaystyle f(x)=\frac{\sqrt{ax^2+4}+bx}{x+2} f ( x ) = x + 2 a x 2 + 4 + b x 가
l i m x → ∞ f ( x ) = 7 , l i m x → − ∞ f ( x ) = 1 \lim_{x\to\infty}f(x)=7,\qquad \lim_{x\to-\infty}f(x)=1 x → ∞ lim f ( x ) = 7 , x → − ∞ lim f ( x ) = 1
을 만족시킨다. a + b a+b a + b 의 값을 구하시오.
정답과 해설 보기
정답 13
■ 정석 풀이
단계별로 풀어 보기6단계로 나눠 풀어 봅니다. 각 단계의 이유는 정석 풀이에서 확인하세요.
위의 루트 a x 2 + 4 \sqrt{ax^2+4} a x 2 + 4 는 a ∣ x ∣ \sqrt{a}\,|x| a ∣ x ∣ 수준입니다. 아래 x + 2 x+2 x + 2 는 x x x 앞의 숫자 1 1 1 만 봅니다.
오른쪽 끝(x → ∞ x\to\infty x → ∞ )은 ∣ x ∣ = x |x|=x ∣ x ∣ = x 이므로 위가 ( a + b ) x (\sqrt{a}+b)x ( a + b ) x 가 되어 극한은 a + b \sqrt{a}+b a + b 입니다. 조건에서 a + b = 7 \sqrt{a}+b=7 a + b = 7
왼쪽 끝(x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ )은 ∣ x ∣ = − x |x|=-x ∣ x ∣ = − x 이므로 위가 ( − a + b ) x (-\sqrt{a}+b)x ( − a + b ) x 가 되어 극한은 − a + b -\sqrt{a}+b − a + b 입니다. 조건에서 − a + b = 1 -\sqrt{a}+b=1 − a + b = 1
두 식을 더합니다. 2 b = 8 2b=8 2 b = 8 이므로 b = 4 b=4 b = 4
두 식을 뺍니다. 2 a = 6 2\sqrt{a}=6 2 a = 6 이므로 a = 3 \sqrt{a}=3 a = 3 , a = 9 a=9 a = 9
더합니다. a + b = 9 + 4 = 13 a+b=9+4=13 a + b = 9 + 4 = 13
※ x → ∞ x\to\infty x → ∞ , x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞ 인 극한에서 a x 2 + c + b x x + d \frac{\sqrt{ax^2+c}+bx}{x+d} x + d a x 2 + c + b x 꼴(아래가 일차식, a > 0 a>0 a > 0 )일 때만 이렇게 하세요. 왼쪽 끝에서는 x 2 = − x \sqrt{x^2}=-x x 2 = − x 인 점을 꼭 챙기세요.
자세한 풀이 보기
a x 2 + 4 = ∣ x ∣ a + 4 x 2 \sqrt{ax^2+4}=|x|\sqrt{a+\dfrac4{x^2}} a x 2 + 4 = ∣ x ∣ a + x 2 4 이고 x + 2 = x ( 1 + 2 x ) x+2=x\left(1+\dfrac2x\right) x + 2 = x ( 1 + x 2 ) 이다.
(i) x → ∞ x\to\infty x → ∞
∣ x ∣ = x |x|=x ∣ x ∣ = x 이므로
f ( x ) = a + 4 x 2 + b 1 + 2 x ⟶ a + b f(x)=\frac{\sqrt{a+\frac4{x^2}}+b}{1+\frac2x}\ \longrightarrow\ \sqrt a+b f ( x ) = 1 + x 2 a + x 2 4 + b ⟶ a + b
이다. 조건에서 a + b = 7 \sqrt a+b=7 a + b = 7 이다.
(ii) x → − ∞ x\to-\infty x → − ∞
∣ x ∣ = − x |x|=-x ∣ x ∣ = − x 이므로
f ( x ) = − a + 4 x 2 + b 1 + 2 x ⟶ − a + b f(x)=\frac{-\sqrt{a+\frac4{x^2}}+b}{1+\frac2x}\ \longrightarrow\ -\sqrt a+b f ( x ) = 1 + x 2 − a + x 2 4 + b ⟶ − a + b
이다. 조건에서 − a + b = 1 -\sqrt a+b=1 − a + b = 1 이다.
(iii) 연립
두 식을 더하면 2 b = 8 2b=8 2 b = 8 에서 b = 4 b=4 b = 4 이고, 두 식을 빼면 2 a = 6 2\sqrt a=6 2 a = 6 에서 a = 3 \sqrt a=3 a = 3 이므로 a = 9 a=9 a = 9 이다.
a = 9 a=9 a = 9 , b = 4 b=4 b = 4 이면 곡선은 오른쪽 끝에서 y = 7 y=7 y = 7 로, 왼쪽 끝에서 y = 1 y=1 y = 1 로 모입니다.
a + b = 9 + 4 = 13 a+b=9+4=13 a + b = 9 + 4 = 13
이다.
■ 관련 개념 및 공식
관련 개념 및 공식 보기
핵심 개념 5번: 근호 항은 두 끝에서 부호가 갈리고 b x bx b x 항은 갈리지 않는다.
l i m x → ∞ f ( x ) = a + b , l i m x → − ∞ f ( x ) = − a + b \lim_{x\to\infty}f(x)=\sqrt a+b,\qquad \lim_{x\to-\infty}f(x)=-\sqrt a+b x → ∞ lim f ( x ) = a + b , x → − ∞ lim f ( x ) = − a + b
두 식의 합을 2 2 2 로 나눈 것이 b b b , 차를 2 2 2 로 나눈 것이 a \sqrt a a 이다.
쉽게 말하면 — 오른쪽 끝의 값은 a \sqrt a a 와 b b b 를 더한 것이고 왼쪽 끝의 값은 뺀 것입니다. 더하고 빼는 두 사진이 있으면 각각을 따로 꺼낼 수 있습니다.
■ 직관적 통찰 및 비법
한쪽 끝의 조건만 보면 a + b = 7 \sqrt a+b=7 a + b = 7 이라는 식 하나에 미지수가 둘이라 풀 수 없다. 이 문제의 핵심은 양 끝의 극한이 서로 다른 정보를 준다는 점이다. 근호 항은 두 끝에서 부호가 반대로, b x bx b x 항은 부호가 그대로 읽히므로 두 식이 독립이다.
검산은 대소 관계로 한다. 근호 항이 + a +\sqrt a + a 로 읽히는 오른쪽 끝의 값 7 7 7 이 왼쪽 끝의 값 1 1 1 보다 크므로 a = 7 − 1 2 = 3 > 0 \sqrt a=\dfrac{7-1}{2}=3>0 a = 2 7 − 1 = 3 > 0 이 되어 a > 0 a>0 a > 0 조건과 맞는다. 두 끝을 거꾸로 읽으면 a \sqrt a a 가 음수로 나와 모순이 생긴다.