정의 주기함수와 주기
함수 f ( x ) f(x) f ( x ) 의 정의역에 속하는 모든 x x x 에 대하여 f ( x + p ) = f ( x ) f(x+p)=f(x) f ( x + p ) = f ( x ) 를 만족시키는 0 0 0 이 아닌 상수 p p p 가 존재할 때, 함수 f ( x ) f(x) f ( x ) 를 주기함수 라 하고, 이러한 p p p 중에서 가장 작은 양수를 그 함수의 주기 라 한다. 동경이 한 바퀴(2 π 2\pi 2 π ) 돌면 같은 위치로 돌아오므로 sin ( x + 2 π ) = sin x \sin(x+2\pi)=\sin x sin ( x + 2 π ) = sin x , cos ( x + 2 π ) = cos x \cos(x+2\pi)=\cos x cos ( x + 2 π ) = cos x 예요. 그래서 y = sin x y=\sin x y = sin x , y = cos x y=\cos x y = cos x 의 주기는 2 π 2\pi 2 π 예요.
학생 f ( x + p ) = f ( x ) f(x+p)=f(x) f ( x + p ) = f ( x ) 를 만족하는 p p p 가 여러 개이면 주기는 뭐예요?쌤 p p p 가 성립하면 2 p 2p 2 p , 3 p 3p 3 p 도 성립해요. 그중 가장 작은 양수가 주기예요. y = sin x y=\sin x y = sin x 는 4 π 4\pi 4 π 도 성립하지만 주기는 2 π 2\pi 2 π 예요.바로 확인 방금 배운 것, 10초 문제
모든 실수 x x x 에 대하여 f ( x + 2 ) = f ( x ) f(x+2)=f(x) f ( x + 2 ) = f ( x ) 이고 f ( 1 ) = 5 f(1)=5 f ( 1 ) = 5 일 때 f ( 7 ) f(7) f ( 7 ) 의 값은? + 펼치기 접기 왜 그런지 그래프는 2 π 2\pi 2 π 간격으로 같은 모양이 되풀이돼요.f ( x + p ) = f ( x ) f(x+p)=f(x) f ( x + p ) = f ( x ) 이면 f ( x + 2 p ) = f ( x + p ) = f ( x ) f(x+2p)=f(x+p)=f(x) f ( x + 2 p ) = f ( x + p ) = f ( x ) 이므로 2 p 2p 2 p , 3 p 3p 3 p , … 도 모두 성립해요. 주기는 그중 가장 작은 양수예요.
단위원 위의 점 P P P 에 대하여 동경 O P OP O P 가 나타내는 각의 크기를 x x x (라디안)라 하면 점 P P P 의 좌표는 ( cos x , sin x ) (\cos x,\ \sin x) ( cos x , sin x ) 이에요. 각 x x x 를 가로축에, P P P 의 y y y 좌표 sin x \sin x sin x 를 세로축에 옮겨 찍은 것이 y = sin x y=\sin x y = sin x 의 그래프이고, x x x 좌표 cos x \cos x cos x 를 옮겨 찍은 것이 y = cos x y=\cos x y = cos x 의 그래프예요. 호도법 을 쓰므로 각 x x x 는 실수이고, 삼각함수는 실수 전체에서 정의된 함수가 돼요.
이전 개념 한 주기의 값
sin x \sin x sin x 는 원점에서 출발하여 올라가고,
cos x \cos x cos x 는 최댓값
1 1 1 에서 출발하여 내려가요.
공식 y = sin x y=\sin x y = sin x 와 y = cos x y=\cos x y = cos x 의 성질정의역
실수 전체의 집합 \displaystyle \text{실수 전체의 집합} 실수 전체의 집합 치역
{ y ∣ − 1 ≤ y ≤ 1 } \displaystyle \{y\mid -1\le y\le1\} { y ∣ − 1 ≤ y ≤ 1 } 단위원 위의 점의 좌표이므로 − 1 -1 − 1 이상 1 1 1 이하이다. y = sin x y=\sin x y = sin x 의 대칭원점에 대하여 대칭 \displaystyle \text{원점에 대하여 대칭} 원점에 대하여 대칭 sin ( − x ) = − sin x \sin(-x)=-\sin x sin ( − x ) = − sin x y = cos x y=\cos x y = cos x 의 대칭y 축에 대하여 대칭 \displaystyle y\text{ 축에 대하여 대칭} y 축에 대하여 대칭 cos ( − x ) = cos x \cos(-x)=\cos x cos ( − x ) = cos x 학생 y = sin x y=\sin x y = sin x 와 y = cos x y=\cos x y = cos x 의 그래프는 어떤 관계예요?쌤 모양이 같아요. y = cos x y=\cos x y = cos x 의 그래프는 y = sin x y=\sin x y = sin x 의 그래프를 x x x 축의 방향으로 − π 2 -\dfrac{\pi}{2} − 2 π 만큼 평행이동한 거예요.
바로 확인 방금 배운 것, 10초 문제
y = cos x y=\cos x y = cos x 의 그래프에 대한 설명으로 옳은 것은?원점에 대하여 대칭이다. y y y 축에 대하여 대칭이다.주기는 π \pi π 이다. + 펼치기 접기 왜 그런지 그림 두 그래프를 비교하면 y = cos x y=\cos x y = cos x 의 그래프는 y = sin x y=\sin x y = sin x 의 그래프를 x x x 축의 방향으로 − π 2 -\dfrac{\pi}{2} − 2 π 만큼 평행이동 한 거예요. 즉, cos x = sin ( x + π 2 ) \cos x=\sin\left(x+\dfrac{\pi}{2}\right) cos x = sin ( x + 2 π ) 그래서 두 그래프의 모양은 같고, 출발점만 달라요.
이전 개념
x x x 가 π 2 \dfrac{\pi}{2} 2 π 에 가까워지면 그래프는 직선 x = π 2 x=\dfrac{\pi}{2} x = 2 π 에 한없이 가까워지지만 만나지 않아요. 이런 직선을 그래프의 점근선 이라 해요.
공식 y = tan x y=\tan x y = tan x 의 성질정의역
{ x | x ≠ n π + π 2 } \displaystyle \left\{x\ \middle|\ x\ne n\pi+\frac{\pi}{2}\right\} { x x = nπ + 2 π } n n n 은 정수, cos x = 0 \cos x=0 cos x = 0 인 곳을 뺀다.치역
실수 전체의 집합 \displaystyle \text{실수 전체의 집합} 실수 전체의 집합 대칭
원점에 대하여 대칭 \displaystyle \text{원점에 대하여 대칭} 원점에 대하여 대칭 tan ( − x ) = − tan x \tan(-x)=-\tan x tan ( − x ) = − tan x 점근선
x = n π + π 2 \displaystyle x=n\pi+\frac{\pi}{2} x = nπ + 2 π … , x = − π 2 , x = π 2 , x = 3 π 2 , … \dots,\ x=-\dfrac{\pi}{2},\ x=\dfrac{\pi}{2},\ x=\dfrac{3\pi}{2},\ \dots … , x = − 2 π , x = 2 π , x = 2 3 π , …
학생 y = tan x y=\tan x y = tan x 의 그래프는 왜 끊어져 있어요?쌤 tan x \tan x tan x 는 동경의 기울기라서 x = π 2 x=\dfrac{\pi}{2} x = 2 π 처럼 동경이 y y y 축과 겹치면 정의되지 않아요. 그 직선이 점근선이고, 그래프는 π \pi π 마다 되풀이돼요.바로 확인 방금 배운 것, 10초 문제
y = tan x y=\tan x y = tan x 의 점근선이 아닌 것은?x = π 2 x=\dfrac{\pi}{2} x = 2 π x = − π 2 x=-\dfrac{\pi}{2} x = − 2 π x = π x=\pi x = π ✗ 틀린 풀이
y = tan x y=\tan x y = tan x 의 주기는 2 π 2\pi 2 π 왜 틀렸나 주기는 f ( x + p ) = f ( x ) f(x+p)=f(x) f ( x + p ) = f ( x ) 를 만족하는 가장 작은 양수 p p p 이므로 tan x \tan x tan x 의 주기는 π \pi π 이다. ↓ ✓ 바른 풀이
y = tan x y=\tan x y = tan x 의 주기는 π \pi π tan ( x + 2 π ) = tan x \tan(x+2\pi)=\tan x tan ( x + 2 π ) = tan x 도 성립하지만, 주기는 가장 작은 양수예요.tan ( x + π ) = tan x \tan(x+\pi)=\tan x tan ( x + π ) = tan x 이므로 주기는 π \pi π 이에요.+ 펼치기 접기 왜 그런지 tan x \tan x tan x 는 동경 O P OP O P 의 기울기 예요.x x x 가 π 2 \dfrac{\pi}{2} 2 π 에 가까워지면 동경이 y y y 축에 가까워져 기울기의 절댓값이 한없이 커져요. 동경이 π \pi π 만큼 돌면 원점에 대하여 대칭인 위치가 되고, 기울기는 그대로이므로tan ( x + π ) = tan x \tan(x+\pi)=\tan x tan ( x + π ) = tan x
이전 개념 y = a sin ( b x + c ) + d y=a\sin(bx+c)+d y = a sin ( b x + c ) + d 꼴의 그래프는 a a a , b b b , d d d 를 보고 최댓값·최솟값·주기를 읽어요.
y = a sin ( b x + c ) + d y=a\sin(bx+c)+d y = a sin ( b x + c ) + d 최댓값 ∣ a ∣ + d , 최솟값 − ∣ a ∣ + d , 주기 2 π ∣ b ∣ \displaystyle \text{최댓값 }|a|+d,\quad\text{최솟값 }-|a|+d,\quad\text{주기 }\frac{2\pi}{|b|} 최댓값 ∣ a ∣ + d , 최솟값 − ∣ a ∣ + d , 주기 ∣ b ∣ 2 π 왜? 이유 보기
y = a cos ( b x + c ) + d y=a\cos(bx+c)+d y = a cos ( b x + c ) + d 최댓값 ∣ a ∣ + d , 최솟값 − ∣ a ∣ + d , 주기 2 π ∣ b ∣ \displaystyle \text{최댓값 }|a|+d,\quad\text{최솟값 }-|a|+d,\quad\text{주기 }\frac{2\pi}{|b|} 최댓값 ∣ a ∣ + d , 최솟값 − ∣ a ∣ + d , 주기 ∣ b ∣ 2 π 왜? 이유 보기
y = a tan ( b x + c ) + d y=a\tan(bx+c)+d y = a tan ( b x + c ) + d 최댓값⋅최솟값 없음 , 주기 π ∣ b ∣ \displaystyle \text{최댓값·최솟값 없음},\quad\text{주기 }\frac{\pi}{|b|} 최댓값 ⋅ 최솟값 없음 , 주기 ∣ b ∣ π 왜? 이유 보기
평행이동
x 축 방향 − c b , y 축 방향 d \displaystyle x\text{ 축 방향 }-\frac{c}{b},\quad y\text{ 축 방향 }d x 축 방향 − b c , y 축 방향 d y = a sin b x y=a\sin bx y = a sin b x 를 기준으로 한다.쌤 c c c 는 그래프를 좌우로 옮길 뿐이라 최댓값·최솟값·주기는 바뀌지 않아요. 옮긴 양은 b ( x + c b ) b\left(x+\dfrac{c}{b}\right) b ( x + b c ) 로 묶은 뒤 읽어요.y = − 2 sin x 2 + 3 y=-2\sin\dfrac{x}{2}+3 y = − 2 sin 2 x + 3 ∣ a ∣ = 2 , d = 3 |a|=2,\ d=3 ∣ a ∣ = 2 , d = 3 최댓값 2 + 3 = 5 , 최솟값 − 2 + 3 = 1 \text{최댓값 }2+3=5,\quad \text{최솟값 }-2+3=1 최댓값 2 + 3 = 5 , 최솟값 − 2 + 3 = 1 주기 2 π ÷ 1 2 = 4 π \text{주기 }2\pi\div\dfrac{1}{2}=4\pi 주기 2 π ÷ 2 1 = 4 π y = 3 tan ( 2 x + π 2 ) y=3\tan\left(2x+\dfrac{\pi}{2}\right) y = 3 tan ( 2 x + 2 π ) 2 x + π 2 = 2 ( x + π 4 ) 2x+\dfrac{\pi}{2}=2\left(x+\dfrac{\pi}{4}\right) 2 x + 2 π = 2 ( x + 4 π ) ↳ ◀ 괄호 안을 묶어요
주기 π 2 \text{주기 }\dfrac{\pi}{2} 주기 2 π ↳ ◀ tan \tan tan 는 π ∣ b ∣ \dfrac{\pi}{|b|} ∣ b ∣ π , 최댓값·최솟값은 없어요y = 3 tan 2 x → x 축 방향 − π 4 y=3\tan2x\ \to\ x\text{ 축 방향 }-\dfrac{\pi}{4} y = 3 tan 2 x → x 축 방향 − 4 π ↳ ◀ 평행이동
바로 확인 방금 배운 것, 10초 문제
y = 3 cos 2 x − 1 y=3\cos 2x-1 y = 3 cos 2 x − 1 의 최댓값과 주기는?최댓값 2 2 2 , 주기 π \pi π 최댓값 3 3 3 , 주기 π \pi π 최댓값 2 2 2 , 주기 4 π 4\pi 4 π 평행이동한 양은 묶은 뒤에 읽는다
✗ 틀린 풀이
y = sin ( 2 x − π 3 ) y=\sin\left(2x-\dfrac{\pi}{3}\right) y = sin ( 2 x − 3 π ) 는 y = sin 2 x y=\sin2x y = sin 2 x 를 x x x 축의 방향으로 π 3 \dfrac{\pi}{3} 3 π 만큼 평행이동한 것이다.왜 틀렸나 평행이동한 양은 x x x 의 계수로 묶어 x − m x-m x − m 꼴로 만든 뒤 m m m 으로 읽어야 한다. ↓ ✓ 바른 풀이
2 x − π 3 = 2 ( x − π 6 ) 2x-\dfrac{\pi}{3}=2\left(x-\dfrac{\pi}{6}\right) 2 x − 3 π = 2 ( x − 6 π ) 따라서 x x x 축의 방향으로 π 6 \dfrac{\pi}{6} 6 π 만큼 평행이동한 것이다.평행이동은 x x x 대신 x − m x-m x − m 을 넣는 거예요. x x x 의 계수 2 2 2 로 묶어야 m m m 이 보여요. 검산: x = π 6 x=\dfrac{\pi}{6} x = 6 π 를 넣으면 sin ( 2 × π 6 − π 3 ) = sin 0 \sin\left(2\times\dfrac{\pi}{6}-\dfrac{\pi}{3}\right)=\sin0 sin ( 2 × 6 π − 3 π ) = sin 0 이므로 출발점이 π 6 \dfrac{\pi}{6} 6 π 로 옮겨졌어요. ✗ 틀린 풀이
y = − 2 cos x + 1 y=-2\cos x+1 y = − 2 cos x + 1 의 최댓값− 2 + 1 = − 1 -2+1=-1 − 2 + 1 = − 1 왜 틀렸나 y = a cos x + d y=a\cos x+d y = a cos x + d 의 최댓값은 ∣ a ∣ + d |a|+d ∣ a ∣ + d 이므로 a a a 가 음수이면 cos x = − 1 \cos x=-1 cos x = − 1 일 때 최대이다.↓ ✓ 바른 풀이
y = − 2 cos x + 1 y=-2\cos x+1 y = − 2 cos x + 1 의 최댓값∣ − 2 ∣ + 1 = 3 |-2|+1=3 ∣ − 2∣ + 1 = 3 cos x = − 1 \cos x=-1 cos x = − 1 일 때 y = − 2 × ( − 1 ) + 1 = 3 y=-2\times(-1)+1=3 y = − 2 × ( − 1 ) + 1 = 3 이 가장 커요. 최솟값은 − ∣ − 2 ∣ + 1 = − 1 -|-2|+1=-1 − ∣ − 2∣ + 1 = − 1 이에요.a a a 의 부호는 그래프를 위아래로 뒤집을 뿐, 최댓값과 최솟값은 ∣ a ∣ |a| ∣ a ∣ 로 정해져요.주기는 양수
✗ 틀린 풀이
y = sin ( − 2 x ) y=\sin(-2x) y = sin ( − 2 x ) 의 주기2 π − 2 = − π \dfrac{2\pi}{-2}=-\pi − 2 2 π = − π 왜 틀렸나 주기는 양수이므로 y = sin b x y=\sin bx y = sin b x 의 주기는 2 π ∣ b ∣ \dfrac{2\pi}{|b|} ∣ b ∣ 2 π 로 구해야 한다. ↓ ✓ 바른 풀이
y = sin ( − 2 x ) y=\sin(-2x) y = sin ( − 2 x ) 의 주기2 π ∣ − 2 ∣ = π \dfrac{2\pi}{|-2|}=\pi ∣ − 2∣ 2 π = π 주기는 가장 작은 「양수」 p p p 이므로 ∣ b ∣ |b| ∣ b ∣ 로 나눠요. + 펼치기 접기 왜 그런지 예제 3 외우기 카드 − 1 ≤ sin ( b x + c ) ≤ 1 -1\le\sin(bx+c)\le1 − 1 ≤ sin ( b x + c ) ≤ 1 − ∣ a ∣ ≤ a sin ( b x + c ) ≤ ∣ a ∣ -|a|\le a\sin(bx+c)\le|a| − ∣ a ∣ ≤ a sin ( b x + c ) ≤ ∣ a ∣ − ∣ a ∣ + d ≤ y ≤ ∣ a ∣ + d -|a|+d\le y\le|a|+d − ∣ a ∣ + d ≤ y ≤ ∣ a ∣ + d 왜 그런가 (주기)
sin { b ( x + 2 π b ) } = sin ( b x + 2 π ) = sin b x \sin\left\{b\left(x+\dfrac{2\pi}{b}\right)\right\}=\sin(bx+2\pi)=\sin bx sin { b ( x + b 2 π ) } = sin ( b x + 2 π ) = sin b x ↳ ◀ b > 0 b>0 b > 0 : 2 π b \frac{2\pi}{b} b 2 π 마다 되풀이주기 = 2 π ∣ b ∣ \text{주기}=\dfrac{2\pi}{|b|} 주기 = ∣ b ∣ 2 π 왜 그런가 (평행이동)
b x + c = b ( x + c b ) bx+c=b\left(x+\dfrac{c}{b}\right) b x + c = b ( x + b c ) y = a sin b x → y = a sin ( b x + c ) + d y=a\sin bx\ \to\ y=a\sin(bx+c)+d y = a sin b x → y = a sin ( b x + c ) + d ↳ ◀ x x x 축 방향 − c b -\frac{c}{b} − b c , y y y 축 방향 d d d 주기 떠올리기
□ 에 들어갈 것을 종이에 써 보고 「정답 보기」로 확인하세요. 맞혔으면 「더 가리기」로 넘어가요. 마지막 단계는 오른쪽 전체를 가려요.
단계 1 / 2 cos \cos cos 도 같다.y = a sin ( b x + c ) + d 의 주기 = □ ∣ b ∣ y=a\sin(bx+c)+d\ \text{의 주기}=\frac{\square}{|b|} y = a sin ( b x + c ) + d 의 주기 = ∣ b ∣ □ 정답 보기
단계 1 / 2
y = a tan ( b x + c ) + d 의 주기 = □ ∣ b ∣ y=a\tan(bx+c)+d\ \text{의 주기}=\frac{\square}{|b|} y = a tan ( b x + c ) + d 의 주기 = ∣ b ∣ □ 정답 보기
그래프의 성질 읽기
1 b x + c = b ( x + c b ) bx+c=b\left(x+\dfrac{c}{b}\right) b x + c = b ( x + b c ) 2 주기를 구해요.
sin \sin sin , cos \cos cos 는 2 π ∣ b ∣ \dfrac{2\pi}{|b|} ∣ b ∣ 2 π , tan \tan tan 는 π ∣ b ∣ \dfrac{\pi}{|b|} ∣ b ∣ π 3 최댓값과 최솟값을 구해요.
∣ a ∣ + d |a|+d ∣ a ∣ + d 와 − ∣ a ∣ + d -|a|+d − ∣ a ∣ + d (tan \tan tan 는 없어요)4 평행이동한 양을 읽어요.
x x x 축 방향으로 − c b -\dfrac{c}{b} − b c , y y y 축 방향으로 d d d 5