부호가 바뀌어도 뛰어넘으면 0을 지나지 않을 수 있다

0≤x<1에서 −1, 1≤x≤2에서 1인 함수는 양 끝 부호가 달라도 함수값 0이 없습니다. x=1에서 불연속이므로 사잇값의 정리를 적용할 수 없습니다. 부호 계산과 연속 조건을 따로 확인하세요.

양쪽 난간이 대칭으로 이어지는 넓은 계단

사진: Basile Morin · CC BY-SA 4.0 · 원본 출처

f(x)={−1(0≤x<1),1(1≤x≤2) f(x)=\begin{cases}-1&(0\le x<1),\\1&(1\le x\le2)\end{cases}

f(0)f(2)=−1<0이므로 f(c)=0인 c가 0과 2 사이에 있다는 풀이는 맞을까?

확인한 사실 판단
양 끝 함수값의 부호가 다름 맞다
[0,2]에서 연속임 틀리다: x=1에서 불연속
함수값 0을 가짐 틀리다: 함수값은 −1 또는 1
lim⁡x→1−f(x)=−1,lim⁡x→1+f(x)=f(1)=1 \lim_{x\to1-}f(x)=-1,\quad\lim_{x\to1+}f(x)=f(1)=1

사잇값의 정리에 필요한 연속 조건이 없다. 미분가능 조건을 추가할 필요는 없다.

그래프의 두 수평 부분을 세로선으로 잇지 않는다. 그러면 원래 함수에 없는 함수값을 그리게 된다. 해외의 그래프 조건 읽기를, 부호 계산은 맞지만 정리의 가정이 빠진 답안 검토로 재작성했다.

출처·착안: Lin McMullin, 「Reading the Derivative’s Graph」. 문항과 풀이는 새로 작성했다.