미적분1함수의 극한4편

유리함수·무리함수의 극한값 구하기

분수식과 근호가 들어간 함수에서 x가 한 점으로 다가갈 때의 극한을 정리합니다. 직접대입이 되는 경우와 0/0 꼴을 인수분해·유리화로 푸는 경우를 구분하는 기준을 문제로 익힙니다.

이 단원에서 다루는 것

분수식 P(x)Q(x)\dfrac{P(x)}{Q(x)}의 극한은 분모를 먼저 봅니다. 접근하는 점 aa에서 분모 Q(a)Q(a)가 00이 아니면 그냥 대입합니다. 분모가 00이 되는 경우만 따로 생각하면 됩니다.

x→ax\to a에서 분모·분자의 상태해야 할 일
분모 ≠0\neq 0대입
분모 =0=0, 분자 =0=0 (00\frac00 꼴)인수분해해 (x−a)(x-a)를 약분, 무리식이면 유리화
분모 =0=0, 분자 ≠0\neq 0한없이 커지거나 작아지므로 극한값이 존재하지 않음(발산)

00\frac00 꼴은 “값이 정해지지 않았다”는 뜻일 뿐 극한이 없다는 뜻이 아닙니다. 약분하면 x=ax=a라는 구멍 하나가 사라지고, 그 자리를 향하는 값이 극한값이 됩니다.

쉽게 말하면 — 도로에 구멍이 하나 뚫려 있어도 그 바로 옆까지는 걸어갈 수 있습니다. 극한은 구멍 자리에 도착했는지가 아니라, 구멍을 향해 가는 길이 어디서 끝나는지를 묻습니다.

누구나 풀 수 있어요이 단원은 3단계로 가려서 풉니다. 문제별 단계는 아래 글마다 따로 있습니다.

  1. 분모에 x=ax=a를 넣어 00이 아닌지, 루트 안이 00보다 큰지 봅니다. 이상이 없으면 식 전체에 aa를 넣습니다.
  2. 위아래가 모두 00(00\frac{0}{0})이면 약분할 (x−a)(x-a)를 찾습니다. 루트가 없으면 위아래를 쪼개고, 루트가 있으면 켤레식을 곱한 뒤 (x−a)(x-a)를 지우고 남은 식에 aa를 넣습니다.
  3. 위가 00이 아니고 분모만 00이면 극한값은 존재하지 않고 발산합니다. 왼쪽과 오른쪽의 부호를 따로 구해 양쪽 모두 +∞+\infty인지, 양쪽 모두 −∞-\infty인지, 서로 다른 방향인지 구분합니다.

※ x→ax\to a(aa는 실수)이고 위아래가 다항식 또는 한 번의 유리화로 약분되는 루트식이며, 루트 안에 aa를 넣은 값이 모두 00보다 큰 기본형입니다. 극한값이 주어진 문제는 아래 글의 문제 해설을 보세요.

학습 순서

  1. 분모가 00이 되지 않는 점에서 대입으로 해결되는 기본형부터 확인합니다.
  2. 분자·분모가 모두 00이 되는 00\frac00 꼴을 인수분해로 해결합니다.
  3. 근호가 있는 식은 분자(또는 분모)를 유리화해 00\frac00을 없앱니다.
  4. 분모가 완전제곱식 등으로 00이 되고 분자는 00이 아닌 경우에 극한값이 존재하지 않는 이유를 정리합니다.

자주 하는 실수

  • 00\frac00을 보고 “극한이 없다”고 결론 내리는 것. 인수분해·유리화로 형태를 바꾼 뒤 다시 판단해야 합니다.
  • 약분할 때 x≠ax\ne a임을 잊는 것. x→ax\to a는 x≠ax\ne a인 값들만 보기 때문에 (x−a)(x-a)로 약분해도 됩니다.
  • 유리화 후 부호를 틀리는 것. 켤레식을 곱할 때 분모와 분자에 같은 식을 곱했는지 한 번 더 확인하세요.

이 단원의 문제 4개

  1. 분모가 0이 아닌 유리함수·무리함수의 극한값 구하기난이도 중
  2. 0/0 꼴의 극한값을 인수분해로 약분하여 구하기난이도 중
  3. 0/0 꼴의 극한값을 유리화로 약분하여 구하기난이도 중
  4. 분모가 0이 되는 점 근처: 발산과 한쪽 극한의 부호난이도 중