수학의 정석

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[소순영] 기본편 미적분I (2014) - 함수의 연속
보충질문

<유제 4-4>

1. 아무래도 제가 필력이 모자란 것이 문제인 것 같아 먼저 죄송하다고 말씀드립니다ㅜㅜ 제가 드린 질문은 선생님께서 x가 1에 한없이 가까워질 때 f(x)g(x)의 좌극한=우극한의 등식을 이용한 것이 아닌, 'lim f(x)g(x) = lim f(x)g(x)'를 바로 '0*베타=0*감마'꼴로 바꾸신 행동(lim 밑의 첨자는 왼쪽부터 x→1+, x→1- 이고, 베타와 감마는 각각 g(x)의 우/좌극한값, 그리고 0은 서로 다른 베타와 감마를 같게 만들기 위한 f(x)의 극한값이라 설명하셨습니다.)이 이해가 가지 않는다는 것이었습니다. 정석 46page 내용도 연속에 대해 묻는 것이 아니라, 함수의 곱의 꼴의 극한값을 각각의 극한값의 곱으로 나타내기 위해서는 두 함수가 모두 수렴할 때여야 한다는 내용입니다. 하지만 이 경우 베타는 양의 무한대, 감마는 음의 무한대이기 때문에, 좌극한이든 우극한이든 f(x)g(x)의 극한을 극한값의 곱으로만 나타낼 수 없다고 생각한 것입니다. 기본문제 4-4에도 'f(b+1)*2 = f(b+1)*1'의 변형을 하지만, 이 경우는 g(x)의 우/좌극한이 각각 상수의 값(2와 1)을 가지기 때문에 가능하다고 생각합니다. 추가 지적 부탁드려요.

2. 저는 g(x)의 좌극한인 감마가 음의 무한대, 우극한인 베타가 양의 무한대이므로 둘을 같게 하려할 때 각각에 0을 곱하면 되는가 하는 질문이었습니다. 그리고 그 0이 무한소인지 상수인지도요. 즉, '무한소*∞ = 무한소*-∞'와 '상수 0*∞ = 상수 0*-∞'의 성립 여부를 여쭌 것입니다. 그런데 답변해주신 g(x)=0이 되어야 한다는 것과 무한소면 x=1일 때 g가 연속이 아니므로 f(x)g(x)가 연속이 될 수 없다는 것이 제 질문의 답이 될 수 있다는 것이 이해가 잘 되지 않습니다. 보충설명 부탁드립니다.

<합성함수의 극한>

첫번째 질문의 답이 두번째 질문의 답이 된다 하셨는데 영 아리송해서... 모든 실수일 때를 전제로 하신 말씀이라는 뜻은 f와 g가 각각 1과 2에서 불연속, 즉 모든 실수일 때 연속한 것은 아니므로, '1과 2를 제외한 구간에서 두 함수 모두 연속이니 그것들을 합성한 함수도 연속이다'라는 말이 잘못되었다는 건가요?

안녕하세요 첫번째 질문 답변입니다. 음.... 우선적으로 말하고자 하는 것은 유제 4-4에서 정석 46쪽 기본성질 (3)을 쓸수가 없고, 따라서 함수의 곱의 꼴의 극한값을 각각의 극한값의 곱으로 표현할수 없습니다. 소순영 선생님께서 하신 말씀중에 ''0*베타=0*감마''를 말한 부분에서 각각의 극한값의 곱으로 나뉜거라고 생각을 한 것 같습니다. 하지만 이 설명은 학생의 이해를 돕고자 직관적으로 0이 되어야 한다는 것을 말하고자 하신 것인데 학생처럼 오개념을 갖게 될수도 있겠구나 하는 생각이 듭니다. 좀더 엄밀하게 보이기 위해서는 유제풀이 307쪽 6번째 줄처럼 리미트 f(x)g(x) 의 값을 직접적으로 구해야 합니다. 두번째 질문에 대한 관련 답변입니다. 일단 무한소란 0으로 한없이 가까이 가는 상태를 의미합니다. 학생이 질문한 무한소*∞ 와 무한소*-∞에서 무한소는 함수의 극한값을 물어보는 것인데 극한값으로 무한소를 생각해볼수는 없습니다. 극한값은 어떤 값으로 한없이 가까이 갈때 그 값이 극한값이라고 하므로 즉 0으로 한없이 가까이 가면 극한값은 0일수 밖에 없습니다. 즉, 어떤 함수의 극한으로 ∞ 나 -∞ 는 생각해볼수 있지만 무한소는 생각할수가 없습니다. 따라서 좌우극한값이 ∞, -∞ 인 함수와 곱해지는 다른 함수는 극한값으로 0을 가져야 합니다. 세번쨰 질문관련 답변입니다. 우선 합성함수의 연속 성질은 f가 x=a에서 연속, g가 f(a)에서 연속일때 g(f(x))가 x=a에서 연속이다 입니다. f가 x= 1에서만 불연속이고, g가 x=2에서만 불연속이면 x=1이 아니고 f(x)=2가 아닌 x에 대해서 합성함수g(f(x))는 연속입니다.

안녕하세요!

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