−1과 2까지 거리 합이 3, 그 사이의 모든 점이 답이다

|x−2|+|x+1|은 가운데에서3으로 평평하다. t=3일 때 두 해가 아니라 구간 전체가 해가 되는 이유를 확인해 보자.

말린 초록 줄자와 펼쳐진 길이 눈금

사진: Jacek Halicki · CC BY-SA 4.0 · 원본 출처

|x−2|+|x+1|=t의 실수 해를 t에 따라 분류하라. ‘절댓값 방정식은 양쪽에서 한 해씩이니 두 개’라는 설명을 점검해 보자.

첫 덩어리는 부호 경계다. x=−1,2에서 식이 바뀐다. x≤−1이면 합은1−2x, −1≤x≤2이면3, x≥2이면2x−1이다. 여기서 확인 질문을 둔다. 가운데 구간에서 x가 바뀌어도 왜 합이 일정한가? 두 점−1과2 사이의 거리3을 두 부분으로 나누기 때문이다.

다음 덩어리는 수평선 높이t다. t<3이면 해가 없고, t=3이면[−1,2]의 모든 x가 해다. t>3이면 왼쪽 해(1−t)/2와 오른쪽 해(t+1)/2 두 개가 나온다. t>3이라는 조건은 두 값이 각각−1보다 작고2보다 큼을 보장한다.

교사 질문은 ‘계산식의 해가 자기 구간에 들어 있는지도 확인했는가’다. 긴 풀이 끝에 문제를 한꺼번에 붙이기보다 구간식 바로 옆에 이 질문을 두면, 평평한 부분을 놓친 오개념을 그 자리에서 볼 수 있다.

∣x−2∣+∣x+1∣={1−2x(x≤−1),3(−1≤x≤2),2x−1(x≥2)|x-2|+|x+1|=\begin{cases}1-2x&(x\le-1),\\3&(-1\le x\le2),\\2x-1&(x\ge2)\end{cases}
t<3:∅,t=3:[−1,2],t>3:{1−t2,t+12}t<3:\varnothing,\quad t=3:[-1,2],\quad t>3:\left\{\frac{1-t}{2},\frac{t+1}{2}\right\}

착안한 공개 원문: Textbooks Don't Have to Be This Bad. 원문의 수업 관점으로 새 문항을 구성했다.