수학의 정석

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[원정희, 차현우] 실력편 미적분I (2014) - 함수의 연속
함수의 연속에 대한 성질

선생님께서 함수의 연속에 대한 성질에 대해 설명하실 때 x=a에서 f(x)와 g(x)의 좌극한값, 우극한값, 함숫값을 각각 구하고 f(x)와 g(x) 간의 연산을 동일하게 적용시키는 방식으로 원리를 설명하셨는데, 잘 이해가 잘 가지 않는 것이 몇 가지 있습니다.

1. 그렇게 좌극한값, 우극한값, 함숫값끼리 각각 계산하여 그 결과를 비교하여 연속을 판단하는 것이 이해를 돕기 위한 것인가요, 아니면 실제로 옳은 행위인가요?

2. 예를 들어 선생님은 g(x)가 불연속이면 그 3 요소를 c, d, e의 상수로 두셨는데요. g(x)가 x=a에서 함숫값이 정의되지 않은 이유 때문에 불연속인 함수라면 함숫값을 e라고 둘 수 없지 않나요? 만약 제 생각이 맞다면, 함숫값끼리 계산 자체가 불가피하므로 좌극한값, 우극한값 계산 결과와의 비교를 통한 동일여부 파악이 불가해서 연속을 판단할 수 없는데, 이때는 어떻게 계산해야 하는 건가요?

3. 선생님이 곱해진 함수의 연속에서 연속인 함수가 x=a에서 (a,0)을 지나면 f(x)g(x)도 연속이지만, 이 때 x=a에서 g(x)가 발산하는 경우는 0*∞ 의 값이 0으로 확정지을 수 없기 때문에 제외한다고 하셨는데요. 그 이유가 부정형이기 때문인가요? 저때의 0은 무한소가 아니라 상수인 걸로 아는데, 그래도 부정형인가요? 상수0*∞ 과 무한소0*∞ 중 0으로 확정지을 수 있는 것이 있나요?

4. 위의 질문의 연장으로, 선생님께서는 g(x)가 무한대로 발산하는 경우는 f(x)=0이더라도 그 결과를 장담할 수 없다 하셨는데, 그러면 기본정석 유제 4-4의 문제에서 x=1에서 f(x)g(x)의 연속성을 확인할 때 g(x)가 x →1+에서 양의 무한대, x →1-에서 음의 무한대로 발산하므로 f(x)의 x →1에서의 극한값을 0이라 확정지을 수 없는 것 아닌가요? 그런데 기본정석(소순영T) 질문게시판에 달린 연구원님의 답변(2016-01-06, 질문제목 : 보충질문) "좌우극한값이 ∞, -∞ 인 함수와 곱해지는 다른 함수는 극한값으로 0을 가져야 합니다."라고 되어 있네요. 제 생각에는 선생님의 말씀과 충돌하는 것 같은데, 설명 부탁드립니다.

제 생각 중 잘못된 개념이 보이면 자세하게 지적해주셔요ㅜㅜ 헷갈리는게 많아서.. 감사합니다!!

1. 실제로 옳은 결과 입니다. 무한대로 가는 경우 일부를 제외하면 수렴발산여부는 이를 통해서 알 수 있습니다. 무한대나 0이 포함된 경우는 부정형을 없애는 과정의 연산을 해 주어야 합니다. (약분, 유리화, 인수분해..) 2. 이 경우 함숫값이 정의되지 않았다면 언제나 불연속입니다. 정의되지 않은 경우를 같다고 할 수 없으니깐요. 3. 상수 0인 경우는 0이 맞고, 무한소에 해당하는 경우와 무한대를 곱하면 0이 아닐 수 있기 때문에 제외한 것입니다. 이 경우는 부정형을 없앨 수 있는 연산을 해 주어야 합니다. 4. 기본정석이 현재 없어서 책에있는문제 확인이 안되네요... 하지만 질문에 답을 하자면. 현재 f(x)g(x) 꼴이 수렴한다고 나와 있으면 f(x)가 무한대로 발산한다는 조건에서는 반드시 g(x)는 0으로 가야 합니다. 그렇지 않고 무한대와 0아닌값이 곱셈으로 연결되면 항상 발산하기 때문입니다. 아마 기본정석에는 이 내용이 나온것 같고, 따라서 위에서 한 이야기하고 동일합니다. 정리하면 좌우함숫값이 모두 같으면 연속 그렇게 되기 위해서는 셋의 곱 각각이 모두 같은값으로 수렴 또는 같은함숫값을 가져야 함 무한대가 껴 있으면 항상 0과 곱해져야 0이 되거나 다른 특정한 값이 될 수 있음 (이 때는 0이 무한소인 경우) ... 입니다. 열심히 공부 해 주시고 또 질문하세요. ^^

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