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족집게 노트

Functions

시험 직전, 잊으면 안 되는 것만 모았습니다. SL은 전체 공통, AHL 배지가 붙은 항목은 AHL 학생만 해당됩니다.

직선

기울기: $m=\dfrac{y_2-y_1}{x_2-x_1}$

직관적 설명

$x$가 1만큼 변할 때 $y$가 얼마나 변하는지를 나타내는 비율입니다.

직선의 방정식: $y-y_1=m(x-x_1)$, 또는 $ax+by+c=0$

직관적 설명

기울기 $m$과 점 하나 $(x_1,y_1)$만 알면 그 직선 위의 모든 점 $(x,y)$가 만족하는 관계식을 바로 세울 수 있습니다.

평행: $m_1=m_2$ / 수직: $m_1m_2=-1$

직관적 설명

평행한 두 직선은 기울어진 정도가 같습니다. 수직 조건은, 한 직선을 90° 돌리면 다른 직선이 되는데, 그 회전이 기울기를 "역수 취하고 부호 반전"시키기 때문입니다.

함수의 개념

함수: 정의역의 각 원소에 공역의 원소 하나를 대응시키는 관계

직관적 설명

입력 하나에 출력이 정확히 하나여야 함수입니다. 입력 하나에 출력이 둘 이상이면 함수가 아닙니다.

정의역·치역 확인: 분모 0, 근호 안 음수, 로그 진수 양수 조건을 항상 체크

직관적 설명

수학적으로 "의미가 없어지는" 지점들을 정의역에서 제외해야 합니다. 이 세 가지가 IB에서 가장 자주 나오는 제약조건입니다.

수직선 테스트: 그래프가 수직선과 두 번 이상 만나면 함수가 아니다

직관적 설명

같은 $x$값에서 그래프가 두 점을 지나면, 그 $x$에 대응하는 $y$가 두 개라는 뜻이라 함수의 정의를 어깁니다.

역함수

$f^{-1}(x)$가 존재하려면 $f$는 일대일대응이어야 한다

직관적 설명

두 입력이 같은 출력을 내면, 거꾸로 되돌릴 때 그 출력이 어느 입력에서 왔는지 알 수 없습니다. 그래서 일대일이어야 역함수가 잘 정의됩니다.

$y=f(x)\iff x=f^{-1}(y)$, 그래프는 $y=x$에 대해 대칭

직관적 설명

역함수는 $x$와 $y$의 역할을 서로 바꾼 것입니다. 좌표평면에서 $x$와 $y$를 맞바꾸는 변환이 바로 직선 $y=x$에 대한 대칭이동입니다.

$f(f^{-1}(x))=f^{-1}(f(x))=x$

직관적 설명

어떤 동작을 하고 그 역동작을 하면 원래대로 돌아옵니다. 역함수는 딱 그 "되돌리기" 동작입니다.

합성함수

$(f\circ g)(x)=f(g(x))$ — $g$ 먼저 적용, $f$ 나중

직관적 설명

기호의 순서와 계산 순서가 반대라 헷갈리기 쉽습니다. 안쪽 괄호($g$)부터 계산해야 합니다.

$(f\circ g)$의 정의역: $g$의 치역이 $f$의 정의역에 들어가는 $x$만

직관적 설명

$g(x)$의 결과값이 $f$에 넣을 수 없는 값이면, 그 $x$는 합성함수의 정의역에서 제외됩니다.

이차함수

표준형: $y=a(x-h)^2+k$, 꼭짓점 $(h,k)$

직관적 설명

$(x-h)^2\ge0$이므로 $a>0$이면 $x=h$일 때 최솟값 $k$, $a<0$이면 최댓값 $k$를 가짐이 바로 보입니다. 그래서 꼭짓점이 한눈에 드러나는 형태입니다.

(h, k)
인수분해형: $y=a(x-p)(x-q)$, $x$절편 $p,\ q$

직관적 설명

$x=p$ 또는 $x=q$를 대입하면 두 인수 중 하나가 0이 되어 $y=0$이 됩니다. 그래서 $x$절편이 바로 보입니다.

판별식 $\Delta=b^2-4ac$: $\Delta>0$ 서로 다른 두 실근, $\Delta=0$ 중근, $\Delta<0$ 실근 없음

핵심 도출

근의 공식 $x=\dfrac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$에서 근호 안의 부호가 실근의 개수를 결정합니다. 음수면 실수 범위에서 제곱근이 없어서 실근이 없습니다.

근과 계수의 관계: $\alpha+\beta=-\dfrac{b}{a}$, $\alpha\beta=\dfrac{c}{a}$

핵심 도출

$a(x-\alpha)(x-\beta)=ax^2-a(\alpha+\beta)x+a\alpha\beta$를 원래 식 $ax^2+bx+c$와 계수 비교하면 바로 나옵니다.

유리함수

$y=\dfrac{k}{x-m}+n$: 점근선 $x=m$, $y=n$

직관적 설명

$x\to m$이면 분모가 0에 가까워져 $y\to\pm\infty$ (수직 점근선). $x\to\pm\infty$이면 $\dfrac{k}{x-m}\to0$이라 $y\to n$ (수평 점근선).

x = m y = n
$y=\dfrac{cx+d}{ax+b}$는 나눗셈으로 $\dfrac{k}{x-m}+n$ 꼴로 바꿔서 점근선을 읽는다

핵심 도출

분자를 분모로 다항식 나눗셈하면 몫(상수)과 나머지 분수로 쪼개집니다. 그 몫이 수평점근선 $n$이 됩니다.

지수함수와 로그함수

$y=a^x$: $a>1$이면 증가, $0

직관적 설명

$x$가 아무리 작아져도(음수로 커져도) $a^x$는 0에 가까워질 뿐 절대 0이 되지 않습니다. 그래서 $y=0$이 점근선입니다.

$y=\log_a x$는 $y=a^x$의 역함수, 점근선 $x=0$

직관적 설명

역함수는 그래프를 $y=x$에 대해 대칭시킨 것이므로, 원래의 수평 점근선 $y=0$이 수직 점근선 $x=0$으로 바뀝니다.

$\log_a(kx)=\log_a k+\log_a x$ — $x$방향 스케일 변화가 $y$방향 평행이동으로도 표현됨

직관적 설명

로그함수에서는 "옆으로 늘리기"와 "위아래로 밀기"가 결국 같은 효과를 냅니다 — 다른 함수에서는 보기 힘든 로그함수만의 특징입니다.

방정식 풀이

대수적 풀이: 인수분해, 치환 등으로 정확한 해

직관적 설명

가능하면 항상 대수적 풀이를 먼저 시도하세요 — 정확한 값을 주기 때문입니다.

그래프적 풀이(GDC): 교점으로 근사해를 구함 — 정확한 값이 아님을 명시

직관적 설명

대수적으로 풀 수 없는 방정식(초월방정식 등)에서 GDC로 교점을 찾습니다. 답안에는 반드시 소수점 몇 자리까지의 근사값임을 밝혀야 합니다.

그래프의 변환

평행이동: $y=f(x-a)+b$ — $x$방향 $a$, $y$방향 $b$

직관적 설명

$x$ 대신 $(x-a)$를 넣으면, 같은 함숫값을 만들기 위해 $x$가 $a$만큼 더 커져야 하므로 그래프가 오른쪽으로 $a$만큼 밀립니다(부호가 반대로 느껴지는 이유).

+a, +b
신축: $y=f(x/a)$는 $x$방향 $a$배, $y=af(x)$는 $y$방향 $a$배

직관적 설명

$y$ 앞에 곱하면 출력이 바로 늘어나 세로 신축, $x$ 안에 곱하면(나누면) 같은 출력을 내기 위한 입력이 바뀌어야 해서 가로 신축입니다.

대칭: $y=-f(x)$는 $x$축 대칭, $y=f(-x)$는 $y$축 대칭

직관적 설명

출력에 마이너스를 붙이면 위아래가 뒤집히고(x축 대칭), 입력에 마이너스를 붙이면 좌우가 뒤집힙니다(y축 대칭).

합성변환은 순서 주의 — 순서를 바꾸면 다른 그래프가 나올 수 있다

직관적 설명

"먼저 옆으로 밀고 늘리기"와 "먼저 늘리고 옆으로 밀기"는 다른 결과를 줍니다. 함수 안에서 $x$에 적용되는 연산은 일반적인 사칙연산 순서와 반대로 적용된다는 것을 기억하세요.

다항식 정리 AHL

나머지 정리: $f(x)$를 $(x-a)$로 나눈 나머지는 $f(a)$

핵심 도출

$f(x)=(x-a)Q(x)+R$ ($R$은 상수, 1차식으로 나눈 나머지이므로). 양변에 $x=a$를 대입하면 $f(a)=R$.

인수 정리: $f(a)=0\iff(x-a)$는 $f(x)$의 인수

직관적 설명

나머지 정리의 특수한 경우입니다 — 나머지가 0이면 나누어떨어진다는 뜻이므로 인수입니다.

대수학의 기본정리: $n$차 다항방정식은 중근을 포함해 복소수 범위에서 정확히 $n$개의 근을 가진다

직관적 설명

실수 범위에서는 근이 부족해 보여도(허근 때문에), 복소수까지 허용하면 항상 차수만큼 근이 다 채워집니다.

일반화된 비에타의 공식: $a_nx^n+\cdots+a_0=0$에서 근의 합 $=-\dfrac{a_{n-1}}{a_n}$, 근의 곱 $=(-1)^n\dfrac{a_0}{a_n}$

직관적 설명

이차방정식의 근과 계수 관계를 $n$차로 확장한 것입니다. $a_n(x-\alpha_1)(x-\alpha_2)\cdots(x-\alpha_n)$을 전개해서 계수를 비교하면 얻어집니다.

대칭함수와 그래프 변형 AHL

우함수: $f(-x)=f(x)$ ($y$축 대칭) / 기함수: $f(-x)=-f(x)$ (원점 대칭)

직관적 설명

$x^2, \cos x$처럼 짝수 지수/짝수성을 가진 함수가 우함수, $x^3, \sin x$처럼 홀수성을 가진 함수가 기함수인 경우가 많습니다.

$|f(x)|$: $x$축 아래 부분을 위로 접는다

직관적 설명

절댓값은 음수를 양수로 바꾸므로, 원래 그래프에서 $y<0$이었던 부분만 $x$축을 기준으로 뒤집힙니다.

f(x) |f(x)|
$f(|x|)$: $x\ge0$ 부분을 그대로 두고 $y$축에 대해 대칭 복사

직관적 설명

$x<0$일 때 $|x|$가 그 절댓값으로 바뀌므로, 결국 $x\ge0$쪽 그래프의 모양이 왼쪽으로 그대로 복사됩니다. 원래 $x<0$쪽 그래프는 버려집니다.

$[f(x)]^2$: 원래 값이 0이면 0, $|f(x)|<1$이면 더 낮아지고 $|f(x)|>1$이면 더 높아진다

직관적 설명

제곱은 항상 0 이상을 만들고, 1보다 작은 수는 제곱하면 더 작아지고 1보다 큰 수는 제곱하면 더 커지는 성질 때문입니다.

$\dfrac{1}{f(x)}$: $f(x)=0$이면 점근선, $f(x)=\pm1$이면 자기 자신과 만난다

직관적 설명

분모가 0에 가까워지면 역수는 무한히 커지고, $f(x)=\pm1$일 때는 $1/f(x)$도 똑같이 $\pm1$이라 두 그래프가 교차합니다.

부등식 AHL

부등식은 두 그래프의 위/아래 관계로 해석

직관적 설명

$f(x)>g(x)$의 해는 $f$의 그래프가 $g$의 그래프보다 위에 있는 $x$의 구간입니다.

임계점(근, 점근선)을 기준으로 구간을 나눠서 부호를 판정

직관적 설명

부호가 바뀔 수 있는 곳은 근이나 점근선뿐입니다. 그 사이 구간에서는 부호가 일정하므로, 각 구간에서 값 하나씩만 대입해 확인하면 됩니다.