수학여정 - 문제 분석 리포트

(2025학년도) 2024년 9월 모의평가 고3 수학 7번 풀이 해설 [이해용/실전용]
문제의 분류수학2 · 함수의 연속 / 미정계수
난이도

🔍 이해용 풀이

문제
7. 함수 f(x)={(xa)2(x<4)2x4(x4) 가 실수 전체의 집합에서 연속이 되도록 하는 모든 상수 a의 값의 곱은? [3점]
① 6    ② 9    ③ 12    ④ 15    ⑤ 18
함수 f(x)x=4를 기준으로 두 개의 식으로 나뉘어 있어요. 각각의 식은 다항함수라서 끊어지지 않고 쭉 이어져 있죠. 그렇다면 전체가 연속이 되려면 딱 하나, 식이 바뀌는 지점인 x=4에서 두 그래프가 만나기만 하면 됩니다! 즉, x=4에서의 좌극한과 우극한이 같다고 식을 세우는 것이 핵심이에요.

step1. x=4에서의 좌극한과 우극한 구하기

함수 f(x)가 실수 전체에서 연속이려면, 식이 바뀌는 경계점인 x=4에서 연속이어야 해요.

x=4에서 연속이려면 좌극한, 우극한, 함숫값이 모두 같아야 합니다.

먼저 x가 4보다 작으면서 4에 가까워질 때의 좌극한을 구해볼까요? 이때는 f(x)=(xa)2을 사용해요.

limx4f(x)=limx4(xa)2=(4a)2

다음으로 x가 4보다 크거나 같으면서 4에 가까워질 때의 우극한(그리고 함숫값)을 구해보면, f(x)=2x4를 사용하죠.

limx4+f(x)=f(4)=2(4)4=84=4

step2. a에 대한 이차방정식 세우기

step 2

이제 좌극한과 우극한이 같아야 하므로 두 값을 같다고 놓습니다.

(4a)2=4

이 식을 전개해 볼까요?

168a+a2=4

우변의 4를 좌변으로 넘겨서 정리하면,

a28a+12=0 이라는 a에 대한 이차방정식이 만들어집니다.

step3. 모든 상수 a의 값의 곱 구하기

여기서 방정식을 풀지 않고 근과 계수의 관계를 이용하면 더 빠르고 정확하게 두 근의 곱을 구할 수 있어요.

이차방정식 a28a+12=0에서 두 근의 곱은 상수항인 12가 됩니다.

물론 직접 인수분해를 해서 (a2)(a6)=0 이므로 a=2 또는 a=6을 구한 뒤, 2×6=12라고 계산해도 좋아요.

따라서 모든 상수 a의 값의 곱은 12입니다.

[정답] ③

⚡ 실전용 풀이

step1. x=4에서의 좌극한과 우극한 구하기

limx4f(x)=(4a)2

limx4+f(x)=f(4)=2(4)4=4

step2. a에 대한 이차방정식 세우기

(4a)2=4   --- x=4에서 연속이므로

a28a+16=4

a28a+12=0

step3. 모든 상수 a의 값의 곱 구하기

(a2)(a6)=0

a=2 또는 a=6

×6=12

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