좌우 두 함수값의 차이가 0이어도 미분계수는 없을 수 있다

극한의 계산값과 미분계수 정의에 맞는 식인지를 각각 확인한다.

여러 돌 아치가 수면에 비치는 석조 교량

사진: Diego Delso · CC BY-SA 3.0 · 원본 출처

f(x)=∣x∣,lim⁡h→0f(h)−f(−h)2h=0 f(x)=|x|,\qquad \lim_{h\to0}\frac{f(h)-f(-h)}{2h}=0

위 극한으로 f′(0)=0f'(0)=0이라고 결론 내려도 될까?

첫 분수는 h≠0에서 항상 0이다. 계산은 맞지만 미분계수의 정의와 비교한 점이 다르다.

f(h)−f(0)h=∣h∣h \frac{f(h)-f(0)}h=\frac{|h|}h
비교 계산 결과
좌우 대칭인 두 점 높이가 같아 기울기 0
0을 고정하고 왼쪽 점 극한 −1
0을 고정하고 오른쪽 점 극한 1

따라서 f′(0)f'(0)은 존재하지 않는다. 두 점을 동시에 움직이면 서로 다른 좌우 기울기가 가려질 수 있다.

일본 글은 정의의 분수를 극한으로 보내 기울기를 읽는다. 새 질문은 극한 계산 성공과 정의에 맞는 식 선택을 따로 채점한다. 학생의 0을 지우기보다 그 값에 붙인 f′(0)f'(0)이라는 이름을 검토하게 한다.

출처·착안: 【中高生向け】結局、微分って. 문항과 풀이는 새로 작성했다.