202 가우스 기호 그래프 📶: 계단 모양 그래프의 비밀!
⭐ 핵심만정리
가우스 기호 [x]가 포함된 함수의 그래프, 계단처럼 생겨서 신기하죠? 그리는 핵심은 바로 이것!
- 가우스 기호의 의미: [x]는 x보다 크지 않은 (작거나 같은) 최대의 정수를 의미해요. [cite: 75] 예를 들어, [2.7] = 2, [3] = 3, [-1.5] = -2랍니다.
- 그리는 방법:
- x의 값이 정수가 되는 지점들을 경계로 구간을 나눠요. [cite: 79]
- 각 구간에서 [x]의 값을 구해요 (그 구간의 시작 정수 값이 되겠죠!).
- 각 구간에서 [x] 대신 구한 정수 값을 넣어 식을 간단히 하고, 그 그래프를 해당 구간에만 그려주면 계단 모양 완성! 층층! 🚶♂️🚶♀️
📚 개념정리
안녕, 수학 탐험가 친구들! 🧐 오늘은 조금 독특하게 생긴 기호, 바로 ‘가우스 기호’ [x]를 포함한 함수의 그래프에 대해 알아볼 거예요. 가우스 기호가 들어가면 그래프가 어떤 모양으로 변하는지, 그 비밀을 함께 파헤쳐 봅시다! 마치 계단을 오르내리는 듯한 재미있는 그래프가 나타날 거예요!
가우스 기호 [x]란 무엇일까요?
실수 x에 대하여 [x]는 x보다 크지 않은, 즉 x보다 작거나 같은 정수 중에서 가장 큰 정수를 의미해요. [cite: 75] 말로 하니 조금 어렵나요? 예를 들어 볼게요!
- [3.14] = 3 (3.14보다 작거나 같은 정수 중 가장 큰 것은 3)
- [5] = 5 (5보다 작거나 같은 정수 중 가장 큰 것은 5)
- [0.8] = 0 (0.8보다 작거나 같은 정수 중 가장 큰 것은 0)
- [-2.7] = -3 (-2.7보다 작거나 같은 정수 중 가장 큰 것은 -3. 헷갈리지 않게 조심!)
- [-1] = -1 (-1보다 작거나 같은 정수 중 가장 큰 것은 -1)
이처럼 f(x) = [x]는 x의 값에 따라 그에 대응하는 정수 값을 가지는 함수가 된답니다. [cite: 76] 이때 치역은 정수 전체의 집합이 되겠죠. [cite: 77]
함수 y = [x] 그래프 그리기
가우스 기호의 정의를 이용해서 y = [x]의 그래프를 그려보면, x의 값이 정수가 되는 지점을 경계로 구간을 나누어 생각할 수 있어요. [cite: 78, 79]
- -2 ≤ x < -1 일 때, y = [x] = -2
- -1 ≤ x < 0 일 때, y = [x] = -1
- 0 ≤ x < 1 일 때, y = [x] = 0
- 1 ≤ x < 2 일 때, y = [x] = 1
- 2 ≤ x < 3 일 때, y = [x] = 2
… 이런 식으로 계속 이어지겠죠? 각 구간에서 y값은 일정한 정수 값을 가지므로, 그래프는 마치 계단처럼 그려져요. 각 계단의 왼쪽 끝점은 포함(•)되고, 오른쪽 끝점은 포함되지 않는(○) 형태로 나타난답니다.
(계단 모양, 각 정수 구간에서 y값 일정,
왼쪽 끝점 포함, 오른쪽 끝점 미포함)
가우스 기호를 포함한 다른 함수들도 기본적으로는 x값이 정수가 되는 지점을 기준으로 구간을 나누어 [x] 값을 계산하고 식을 정리한 후 그래프를 그리면 된답니다! [cite: 79]
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✅ 개념확인
✏️ 문제: 정의역이 {x | -1 ≤ x ≤ 2}인 함수 y = x – [x]의 그래프를 그리시오.
(단, [x]는 x보다 크지 않은 최대의 정수이다.)
💡 풀이:
주어진 정의역 -1 ≤ x ≤ 2에서 x값이 정수가 되는 지점을 경계로 구간을 나눠서 생각해 볼게요. [cite: 81]
- -1 ≤ x < 0일 때:
- 이 구간에서 [x] = -1이에요. [cite: 81]
- 따라서 y = x – (-1) = x + 1이 됩니다.
- 0 ≤ x < 1일 때:
- 이 구간에서 [x] = 0이에요. [cite: 81]
- 따라서 y = x – 0 = x가 됩니다.
- 1 ≤ x < 2일 때:
- 이 구간에서 [x] = 1이에요. [cite: 81]
- 따라서 y = x – 1이 됩니다.
- x = 2일 때:
- [x] = [2] = 2예요. [cite: 81]
- 따라서 y = 2 – 2 = 0이 됩니다. (이것은 점 (2,0)을 의미해요)
이제 각 구간에 맞춰 그래프를 그려보면 돼요!
- -1 ≤ x < 0 에서는 y = x + 1 (기울기 1, y절편 1인 직선의 일부, (-1,0)에서 시작하여 (0,1) 직전까지)
- 0 ≤ x < 1 에서는 y = x (기울기 1, 원점을 지나는 직선의 일부, (0,0)에서 시작하여 (1,1) 직전까지)
- 1 ≤ x < 2 에서는 y = x – 1 (기울기 1, y절편 -1인 직선의 일부, (1,0)에서 시작하여 (2,1) 직전까지)
- x = 2 에서는 y = 0 (점 (2,0) )
이 그래프는 마치 톱니바퀴의 날처럼 반복되는 짧은 선분들로 이루어진 모양이 된답니다. 각 선분의 y값은 0에서 시작해서 1 직전까지 올라가요.
(톱니 모양, 각 정수 구간에서 y는 0부터 1미만)
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💡 참고
가우스 기호 그래프를 그릴 때 가장 중요한 것은 정수 값을 경계로 구간을 정확히 나누는 것이에요! 🎯
각 구간에서 [x] 값은 그 구간의 시작점인 정수 값이 된다는 것을 기억하면 계산이 훨씬 쉬워질 거예요. 예를 들어, n ≤ x < n+1 (n은 정수) 이면 [x] = n 이니까요! 이 점을 활용하면 복잡해 보이는 가우스 함수도 차근차근 정복할 수 있답니다. 화이팅! 💪