공통수학2 · 함수와 그래프
🖥 보여주며 조작📄 학습지 6 · 1-01 This is Robot World! Q1

🤖 로봇 월드 — 명령어로 움직이기

이 로봇은 두 가지 명령만 할 줄 압니다.

명령어로봇의 행동
move()앞으로 한 칸 이동
turn_left()제자리에서 왼쪽을 본다

(1, 1) 에서 동쪽을 보고 있는 로봇을 깃발까지 보내 봅시다. 명령 버튼을 눌러 프로그램을 만든 뒤 실행을 누르세요.

명령 만들기
💬 발문 — 학생 의견 듣기📄 학습지 6 · 1-01 Q2 turn_right() 만들기

오른쪽으로 도는 명령이 없다!

로봇에게는 왼쪽으로 도는 명령밖에 없습니다. 제자리에서 오른쪽을 보게 하려면 어떻게 해야 할까요?

찾았나요?
turn_right() = turn_left() 를 세 번

왼쪽으로 세 번 돌면 오른쪽을 한 번 돈 것과 결과가 같습니다. 가진 명령을 이어 붙여 새 명령을 만든 것이죠.

이것이 뒤에 배울 합성함수 입니다. 이번 단원 두 번째 활동에서 다시 만납니다.

미션
🖥 보여주며 조작📄 학습지 6 · 1-01 Q3 새 명령어로 별 먹기

⭐ 별을 먹자

이제 명령이 세 개입니다. 로봇을 움직여 별 3개를 모두 지나가게 하세요. 별 위를 지나가기만 하면 획득됩니다.

⭐ 0 / 3

막히면 종이에 경로를 먼저 그려 보고 명령으로 옮겨 적어 보세요.

탐구
🖥 보여주며 조작📄 학습지 6 · 1-01 Q4 turn_5() 의 결과

turn_left() 를 여러 번 하면?

실수로 turn_left() 를 5번 하는 새 명령 turn_5() 를 만들었습니다. 행동의 결과는 어떻게 될까요?

turn_left() 횟수123456
같은 결과왼쪽뒤오른쪽제자리왼쪽뒤
4번 돌면 아무 일도 일어나지 않습니다. 이렇게 입력을 그대로 내보내는 함수를 뒤에서 항등함수 라고 부르게 됩니다. 그리고 5번 = 4번 + 1번 = 1번. 4로 나눈 나머지만 중요하죠.
1 명령어 → 1 행동
✍️ 학생이 직접 푸는 화면📄 학습지 6 · 1-01 Q5 명령어와 행동 짝짓기

명령어와 행동을 짝지어 보자

아래 명령어를 눌러 알맞은 행동과 짝지어 보세요.

명령어로봇의 행동
이 관계의 특징은?
  • 명령어 하나에 행동이 반드시 하나 정해진다.
  • 명령어 하나에 행동이 둘 이상인 경우는 없다. — 있으면 로봇이 멈춰 버리겠죠.
  • 짝이 없는 명령어도 없다. — 있으면 로봇이 뭘 해야 할지 모릅니다.
  • 다만 행동 쪽에는 짝이 없는 것이 있을 수 있다. (‘바닥의 물건을 줍는다’ 는 명령이 아직 없죠)
이 ‘하나에 하나씩’ 이 바로 함수 입니다.
여러 가지 대응
✍️ 학생이 직접 잇는 화면💬 뒤집기 전에 먼저 예상시키기📄 학습지 6 · 1-01 [입력→출력 관계] A~D · 교과서 109쪽

줄로 이어 보고, 뒤집어 보자

왼쪽에서 하나, 오른쪽에서 하나를 눌러 줄로 이으세요. 다 이었으면 방향 바꾸기로 뒤집어 보세요. 줄은 그대로인데 함수인지 아닌지가 달라집니다.

네 경우를 표로 정리해 보자
대응함수?까닭
A동물 → 대륙⭕ 동물마다 대륙이 하나씩. 유럽은 짝이 없지만 도착 쪽이라 괜찮다
D대륙 → 동물❌ 유럽에 대응하는 동물이 없다
B도시 → 국가⭕ 도시마다 국가가 하나씩. 서울·김해가 둘 다 한국이어도 괜찮다
C국가 → 도시❌ 한국에 도시가 둘(서울·김해). 호주는 짝이 없다
출발 쪽에서 하나씩 나가면 함수

함수가 깨지는 길은 두 가지뿐입니다.

  • 없다 — 출발 쪽 어떤 원소에 짝이 하나도 없을 때 (D 의 유럽)
  • 둘이다 — 출발 쪽 어떤 원소에 짝이 둘 이상일 때 (C 의 한국)

도착 쪽이 겹치거나 남는 것은 함수와 아무 상관이 없습니다. 그건 나중에 일대일대응에서 따질 일이에요. 지금은 출발 쪽만 보세요.

🙋
뒤집기 전에 먼저 예상해 보세요. “이 줄을 그대로 두고 방향만 바꾸면 함수일까?” 예상한 뒤에 눌러 확인하면 훨씬 오래 남습니다.
스스로 정리하기
📖 교과서를 펴는 화면📄 학습지 6 · 1-01 [스스로 정리하기] · 교과서 109~110쪽
📖교과서 109~110쪽 — 용어를 함께 정리합니다. 앞 화면의 판단이 그대로 정의가 됩니다.

용어 정리

용어뜻
대응공집합이 아닌 두 집합 X, Y 에 대하여 X 의 원소에 Y 의 원소를 짝 지은 것
함수X 의 각 원소에 Y 의 원소가 오직 하나씩 대응할 때. 기호로 f : X → Y
정의역집합 X — 출발하는 쪽
공역집합 Y — 도착할 수 있는 곳 전체
치역실제로 도착한 값들의 집합 { f(x) | x ∈ X }
치역 ⊂ 공역 — 치역은 언제나 공역의 부분집합입니다.
함수가 아닌 두 가지 경우 (교과서 110쪽 보기)
① 정의역의 어떤 원소에 대응하는 것이 없다
② 정의역의 어떤 원소에 둘 이상이 대응한다
정의역 · 공역 · 치역
✍️ 학생이 직접 푸는 화면📄 학습지 6 · 1-01 Q2 함수 찾고 정의역·공역·치역 적기

세 집합을 구분해 적어 보자

앞의 네 대응 중 함수인 것에 대하여 정의역·공역·치역을 적어 봅시다.

B 를 눈여겨보세요. 공역에는 호주가 있지만 치역에는 없습니다. 치역 ≠ 공역 인 경우죠. A 도 공역의 유럽 이 치역에 없습니다. 이 차이가 일대일대응 을 가르는 기준이 됩니다.
연습하기
✍️ 학생이 직접 푸는 화면📄 학습지 6 · 1-01 Q3 연습하기 · 교과서 110쪽 보기

함수일까, 아닐까?

X = { 1, 2, 3 } 에서 Y = { a, b, c } 로의 대응입니다. 각각 함수인지 판단해 보세요.

번호판단까닭
치역과 같은 함수
✍️ 학생이 직접 푸는 화면📄 학습지 6 · 1-01 Q4·Q5 치역 구하기와 같은 함수

치역을 구해 보자

정의역이 함께 주어져 있습니다. 하나씩 눌러 치역을 확인해 보세요.

같은 함수는 어느 것과 어느 것일까?
C = D  그리고  E = F

C f(x) = |x| − 1 와 D g(x) = x² − 1 은 정의역 { −1, 0, 1 } 에서 x = −1 → 0, x = 0 → −1, x = 1 → 0 으로 모든 값이 같습니다.

E f(x) = |x| 와 F g(x) = x² 도 정의역 { 0, 1 } 에서 값이 같습니다.

두 함수의 정의역과 공역이 각각 같고,
정의역의 모든 원소 x 에 대하여 f(x) = g(x) 일 때 f = g

식이 달라도 정의역에서 값이 같으면 같은 함수입니다. 거꾸로 식이 같아도 정의역이 다르면 다른 함수예요.

함수의 그래프
🖥 보여주며 조작📄 학습지 6 · 1-01 함수의 그래프 판별 · 교과서 110쪽

그래프만 보고 알 수 있을까?

함수 f : X → Y 의 그래프 = { (x, f(x)) | x ∈ X }
순서쌍 전체의 집합

아래 그래프 중 함수의 그래프는 어느 것일까요? 눌러서 확인해 보세요.

수직선 판정 — y축에 평행한 직선을 그었을 때 오직 한 점에서만 만나면 함수의 그래프입니다. 두 점에서 만나면 x 하나에 y 가 둘이라는 뜻이니까요.
대응 관계의 분류
✍️ 학생이 직접 푸는 화면📄 학습지 6 · 1-01 대응 관계에 따른 분류 Q1·Q2 (1)~(12)

특별한 관계에 이름 붙이기

함수를 대응하는 모양에 따라 세 갈래로 나눠 봅시다.

A일대일함수 — 서로 다른 것은 서로 다른 곳으로 간다 (겹치지 않는다)
B일대일대응 — A 이면서 남는 것도 없다 (공역 = 치역)
C상수함수 — 모두 한 곳으로 몰린다
A 와 B 는 겹칩니다. B 인 것은 모두 A 이기도 하죠. 그래서 남는 것까지 없으면 B 로, 겹치지는 않지만 남는 것이 있으면 A 로 고르세요. 둘 다 어긋나면 ‘해당 없음’ 입니다.

학습지 (1)~(12) 입니다. 아래를 눌러 어디에 드는지 확인해 보세요. (1)~(5) 는 학습지의 그림 문항입니다.

함수분류까닭
일대일함수 · 일대일대응
📖 교과서를 펴는 화면📄 학습지 6 · 1-01 일대일함수·일대일대응 · 교과서 112쪽

겹치지 않는가, 남지 않는가

일대일함수 — 정의역의 두 원소 x₁, x₂ 에 대하여
x₁ ≠ x₂ 이면 f(x₁) ≠ f(x₂)
일대일대응 — ① 일대일함수이고 ② 공역 = 치역
수평선 판정 — x축에 평행한 직선을 그었을 때 두 점 이상에서 만나면 일대일함수가 아닙니다. 앞의 수직선 판정은 ‘함수인가’, 이 수평선 판정은 ‘일대일인가’ 를 봅니다.
항등함수 · 상수함수
📖 교과서를 펴는 화면📄 학습지 6 · 1-01 항등함수·상수함수 Q1·Q2 · 교과서 112쪽

그대로 내보내기, 한 곳으로 몰기

항등함수 f : X → X 에서 ① 정의역과 공역이 같고 ② X 의 각 원소 x 에 그 자신 x 가 대응할 때. 즉 f(x) = x
상수함수 f : X → Y 에서 정의역의 모든 원소가 공역의 단 하나의 원소 c 에만 대응할 때. 즉 f(x) = c
항등함수는 일대일대응이라고 할 수 있을까?

네, 언제나 일대일대응입니다.

  • x₁ ≠ x₂ 이면 f(x₁) = x₁ ≠ x₂ = f(x₂) 이므로 일대일함수 ✓
  • 치역 = { x | x ∈ X } = X = 공역 이므로 공역 = 치역 ✓

상수함수의 치역은 { c } — 원소가 1개인 집합입니다. 정의역의 원소가 2개 이상이면 일대일함수가 될 수 없습니다.

로봇으로 돌아가 보면 — turn_left() 를 4번 한 것이 바로 항등함수 였습니다. 아무것도 바꾸지 않고 그대로 두니까요.

Q2 (역량 키우기) — 두 학생이 찾은 함수입니다. 각각 어떤 함수일까요?
학생이 찾은 함수어떤 함수?까닭
문제 풀어보기
✍️ 학생이 직접 푸는 화면📄 교과서 111쪽·113쪽 [스스로 익히기]

문제 풀어보기

1. 정의역이 { 1, 3 } 인 두 함수 f(x) = x² + a, g(x) = bx − 8 에 대하여 f = g 일 때 상수 a, b 의 값을 구하시오. (교과서 111쪽)

같은 함수는 정의역의 모든 원소에서 함숫값이 같아야 합니다.

f(1) = g(1) → 1 + a = b − 8
f(3) = g(3) → 9 + a = 3b − 8

아래 식에서 위 식을 빼면 8 = 2b → b = 4, 넣으면 1 + a = −4 → a = −5

a = −5, b = 4

확인: f(x) = x² − 5, g(x) = 4x − 8. f(1) = g(1) = −4, f(3) = g(3) = 4 ✓

2. 다음 중 일대일함수 · 일대일대응 · 항등함수 · 상수함수 를 각각 찾으시오. (교과서 113쪽 3번)
함수해당하는 것
개념 확장 탐구
✍️ 학생이 직접 푸는 화면📄 학습지 6 · 1-01 ★도전 기출 (22년 11월 고1)

🔭 더 넓게, 더 깊게

이 문제는 단원 마무리 후에 풀어도 좋습니다. 지금은 “어떤 조건을 따져야 하는지” 만 생각해 보세요.
★ 도전 (2022년 11월 고1 학력평가)

두 실수 a, b 와 두 함수 f(x) = −x² − 2x + 1, g(x) = x² − 2x − 1 에 대하여

h(x) = f(x)  (x < a)   /   g(x + b)  (x ≥ a)

라 하자. 함수 h(x) 가 실수 전체의 집합에서 실수 전체의 집합으로의 일대일대응이 되도록 하는 a, b 의 모든 순서쌍 (a, b) 만을 원소로 하는 집합을 A 라 할 때, <보기>에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은?

  • ㄱ. (0, k) ∈ A 를 만족시키는 실수 k 는 존재하지 않는다.
  • ㄴ. (−1, 4) ∈ A
  • ㄷ. 집합 { m + b | (m, b) ∈ A 이고 m 은 정수 } 의 모든 원소의 합은 5 + √3 이다.
어디서부터 볼까?
  • 실수 전체 → 실수 전체의 일대일대응이려면, 그래프가 끊기지 않고 계속 증가만 하거나 감소만 해야 합니다.
  • f 는 위로 볼록, g 는 아래로 볼록입니다. 각각 어느 구간에서 감소하는지 먼저 보세요.
  • x = a 에서 이어지는지(값이 맞는지)도 따져야 합니다.
마무리

✍️ 오늘 수업 자유 기록

오늘 수업에서 새로 알게 된 것, 아직 헷갈리는 것, 더 알고 싶은 것을 아래 기록칸에 자유롭게 남겨 보세요. 짧아도 좋습니다.

글로 써도 되고, 공책에 쓴 것을 사진으로 찍어 올려도 됩니다. 선생님은 이 기록을 읽고 다음 수업을 준비합니다.
✓