마플시너지 대수 503 | 튜터 힌트

마플시너지 대수 503 | 튜터 힌트
503
2021년 3월 고3 학력평가 13번 분할함수 + 지수함수 점근선 + 정수 개수
TOUGH

함수

                ⎧ 2x                             (x < 3)
f(x) = ⎨
                ⎩ (1/4)x+a − (1/4)3+a + 8    (x ≥ 3)

에 대하여 곡선 y = f(x) 위의 점 중에서 y좌표가 정수인 점의 개수가 23일 때, 정수 a의 값은?

−7
−6
−5
−4
−3
💡 힌트 — 하나씩 열어보며 생각해봐!
1 먼저 x < 3 부분부터 분석하자

x < 3일 때 f(x) = 2x야. 이건 익숙한 지수함수지?

x = 3에서의 값: 23 = 8. 하지만 x < 3이니까 8은 포함 안 돼.

그래프가 x축 가까이(y → 0)에서 시작해서 8에 가까이 올라가는 모양이야.

🤔 y = 2x (x < 3) 에서 y좌표가 정수(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)인 점은 각각 몇 개씩 있을까? y = 8인 점은 있을까? 수평선 y = n을 그어서 교점 개수를 세봐.
2 x < 3 영역에서 정수 y의 개수 세기

y = 2x순증가하는 함수야. 점근선은 y = 0 (x → −∞).

따라서 0 < y < 8 범위에서 각 정수값 y = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7에 대해 x값이 정확히 하나씩 존재해.

그런데! y = 8인 점은 x = 3이 필요한데 x < 3이므로 없어.

🤔 x < 3 영역에서 y좌표가 정수인 점은 7개야. 그러면 x ≥ 3 영역에서는 23 − 7 = 16개가 나와야 해!
3 x ≥ 3 부분: h(x)의 그래프 특성 파악

h(x) = (1/4)x+a − (1/4)3+a + 8 이라 하자.

(1/4)x+a는 밑이 1/4 (< 1)이니까 x가 커질수록 감소해서 0에 가까워져.

그래서 h(x)는 x가 커질수록 −(1/4)3+a + 8에 가까워져. 이게 바로 점근선이야!

그리고 h(3) = (1/4)3+a − (1/4)3+a + 8 = 8. x = 3에서 값이 8이야!

🤔 h(x)는 x = 3에서 8로 시작해서, x가 커지면 점근선 y = −(1/4)3+a + 8 쪽으로 감소해. 즉 위에서 아래로 내려가는 감소함수야. 점근선 값이 어떤 정수 사이에 있느냐에 따라 정수 y의 개수가 달라져!
4 x ≥ 3에서 정수 y의 개수를 16개로 맞추려면?

h(x)는 8에서 시작해서 점근선까지 감소해. x = 3에서 h(3) = 8이므로 y = 8인 점은 1개.

h(x)는 순감소이므로, 정수값 y = 7, 6, 5, … 에 대해 각각 정확히 1개의 x가 있어.

그런데 y = 0 이하의 정수에서도 교점이 계속 생겨. 점근선 바로 위까지!

🤔 y > 0인 정수: 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 → 8개
y ≤ 0인 정수도 8개가 필요해 (합계 16개).
y = 0, −1, −2, −3, −4, −5, −6, −7 까지 8개가 되려면 점근선이 어디에 있어야 할까?
5 점근선 범위 → a 구하기

점근선 y = −(1/4)3+a + 8이 −8 이상 −7 미만이어야 y ≤ 0인 정수 y의 개수가 딱 8개야.

(점근선이 −7이면 y = −7도 닿을 수 없어서 7개, −8이면 y = −7까지 닿아서 8개)

−8 ≤ −(1/4)3+a + 8 < −7
15 < (1/4)3+a ≤ 16
🤔 (1/4)3+a = 4−(3+a) = 4−3−a로 바꿔서 지수를 비교해봐.
41 < 4−3−a ≤ 42 이면 1 < −3−a ≤ 2. a의 범위가 나오고, 정수 a를 찾으면 끝!
✏️
여기까지 힌트면 충분해!
그래프 두 부분 → 정수 개수 분배 → 점근선 범위 → 지수 비교, 이 흐름을 따라가봐.
막히면 힌트를 다시 읽어보고, 그래도 안 되면 아래 풀이를 확인하자.
📝 풀이 확인
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풀이는 잠겨 있어요
먼저 힌트를 보고 직접 풀어본 다음에 확인하세요!
A 그래프 분석 및 정수 개수 분배

x < 3: f(x) = 2x, 0 < y < 8 범위에서 순증가

→ y = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 각 1개씩 = 7개

x ≥ 3: h(x) = (1/4)x+a − (1/4)3+a + 8

h(3) = 8, 점근선 y = −(1/4)3+a + 8 쪽으로 감소

→ 23 − 7 = 16개 필요

y > 0: y = 8, 7, 6, …, 1 → 8개
y ≤ 0: 8개 필요 → y = 0, −1, −2, …, −7

B 점근선 범위로 a 구하기

y ≤ 0에서 정수 y가 8개 → 점근선이 −8 이상 −7 미만:

−8 ≤ −(1/4)3+a + 8 < −7
15 < (1/4)3+a ≤ 16

(1/4)3+a = 4−3−a 이므로
4¹ < 4−3−a ≤ 4²
1 < −3 − a ≤ 2
−5 ≤ a < −4

a는 정수이므로:

a = −5
💡 정답은 ③ −5야. 네가 구한 답과 같은지 확인해봐!

🔑 이 문제에서 꼭 기억할 것

① 분할함수 → 영역별로 분석: x < 3과 x ≥ 3을 나눠서 각각의 그래프 특성을 파악한다.
② 점근선이 정수 개수를 결정: 감소하는 지수함수에서 점근선의 위치가 정수 y값의 개수를 좌우한다.
③ (1/4)n = 4−n: 밑이 1보다 작은 지수를 밑이 1보다 큰 지수로 바꾸면 부등식 처리가 편하다.
④ 경계값 주의: 점근선에 “도달하지 않으므로” 부등호의 등호/비등호를 정확히 구분해야 한다.

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