22개정 · 미분
함수의 증가와 감소, 극대와 극소
도함수의 부호는 그래프가 어느 방향으로 움직이는지를 알려 줍니다. 임계점을 경계로 구간을 나누고 부호를 조사하면 증가·감소 구간과 극대·극소를 식만으로 판정할 수 있습니다.
학습 목표
- 증가함수와 감소함수의 뜻을 두 함수값의 대소 관계로 설명할 수 있습니다.
- 도함수의 부호를 이용해 함수의 증가·감소 구간을 구할 수 있습니다.
- 임계점과 정류점을 찾고 극값 후보와 실제 극값을 구별할 수 있습니다.
- 도함수의 부호 변화를 이용해 극대·극소를 판정하고 증감표를 작성할 수 있습니다.
- 닫힌구간의 최댓값·최솟값과 국소적인 극댓값·극솟값을 구별할 수 있습니다.
Checkpoint
- \(f(x)=x^3-3x\)의 증가·감소 구간과 극댓값·극솟값을 구하세요.
- \(g'(x)=(x-2)^2(x+1)\)일 때 \(g\)의 증가·감소 구간과 극값이 생기는 입력값을 구하세요.
- \(h(x)=x^3\)에서 \(h'(0)=0\)이지만 \(x=0\)이 극점이 아닌 이유를 설명하세요.
- \(f(x)=x^3-3x\)의 닫힌구간 \([-2,1]\)에서 최댓값과 최솟값을 구하세요.
풀이와 답 확인
- \(f'(x)=3(x-1)(x+1)\)입니다. 증가 구간은 \((-\infty,-1)\), \((1,\infty)\), 감소 구간은 \((-1,1)\)입니다. \(x=-1\)에서 \(+\to-\)이므로 극댓값 \(f(-1)=2\), \(x=1\)에서 \(-\to+\)이므로 극솟값 \(f(1)=-2\)입니다.
- 임계점은 \(-1,2\)입니다. \((x-2)^2\)은 부호를 바꾸지 않으므로 \(g'\)의 부호는 \(x+1\)이 결정합니다. 감소 구간은 \((-\infty,-1)\), 증가 구간은 \((-1,2)\), \((2,\infty)\)입니다. \(x=-1\)에서만 \(-\to+\)로 바뀌어 극소이고, \(x=2\)는 극점이 아닙니다.
- \(h'(x)=3x^2\ge0\)이고 \(x=0\)의 양쪽에서 도함수의 부호가 모두 양수입니다. 함수가 계속 증가하므로 \(x=0\)은 정류점이지만 극대도 극소도 아닙니다.
- 내부 임계점은 \(-1,1\)이지만 \(1\)은 끝점이므로 비교 대상에 포함합니다. \(f(-2)=-2\), \(f(-1)=2\), \(f(1)=-2\)이므로 최댓값은 2, 최솟값은 \(-2\)입니다.