252 지수함수의 그래프 📈: 밑에 따라 변하는 곡선의 비밀!
⭐ 핵심만정리
지수함수 y = ax (a > 0, a ≠ 1) 그래프의 모양은 밑 a의 값에 따라 크게 두 가지로 나뉘어요! ✌️
- 밑 a > 1일 때 (예: y = 2x, y = 3x):
- x값이 증가하면 y값도 증가해요 (오른쪽 위로 쭉쭉! 🚀).
- 점 (0, 1)을 항상 지나요.
- x축 (y=0)을 점근선으로 가져요 (왼쪽으로 갈수록 x축에 한없이 가까워져요).
- 밑이 0 < a < 1일 때 (예: y = (1/2)x, y = (1/3)x):
- x값이 증가하면 y값은 감소해요 (오른쪽 아래로 스르륵~ 🏂).
- 점 (0, 1)을 항상 지나요.
- x축 (y=0)을 점근선으로 가져요 (오른쪽으로 갈수록 x축에 한없이 가까워져요).
신기한 점! y = ax와 y = (1/a)x의 그래프는 서로 y축에 대하여 대칭이랍니다! 😉
📚 개념정리
안녕, 그래프 탐험가 친구들! 🧭 오늘은 지수함수 y = ax (a > 0, a ≠ 1)의 그래프가 밑 a의 값에 따라 어떻게 그려지는지, 그 비밀을 함께 파헤쳐 볼 거예요. 밑 a의 크기가 그래프의 운명을 결정짓는답니다! 😊
지수함수 y = ax의 그래프는 밑 a의 값의 범위에 따라 크게 두 가지 다른 모양으로 나타나요.
1. 밑 a > 1일 때 (예: y = 2x, y = 5x) 🚀
밑 a가 1보다 크면, x값이 커질수록 y값도 점점 더 커져요. 즉, 그래프는 오른쪽 위로 쭉 올라가는 증가하는 모양을 가져요.
몇 가지 특징을 살펴볼까요?
- 항상 점 (0, 1)을 지나요. (x=0일 때 a0=1이니까요!)
- x값이 증가하면 y값도 한없이 커져요.
- x값이 음수 쪽으로 작아지면 y값은 0에 점점 가까워지지만, 절대로 0이 되거나 음수가 되지는 않아요. 그래서 x축 (직선 y=0)이 점근선이 된답니다.
- 그래프는 아래로 볼록한 모양이에요.
(0,1) 지나고 오른쪽 위로 증가,
x축이 점근선
예를 들어, y = 2x 그래프를 생각해보면,
x=-2일 때 y=1/4, x=-1일 때 y=1/2, x=0일 때 y=1, x=1일 때 y=2, x=2일 때 y=4 … 이렇게 x가 커질수록 y도 빠르게 커지는 것을 볼 수 있죠.
2. 밑이 0 < a < 1일 때 (예: y = (1/2)x, y = (1/3)x) 🏂
밑 a가 0과 1 사이의 수이면, x값이 커질수록 y값은 점점 더 작아져요. 즉, 그래프는 오른쪽 아래로 스르륵 내려가는 감소하는 모양을 가져요.
특징을 살펴볼까요?
- 이 경우에도 항상 점 (0, 1)을 지나요. (x=0일 때 a0=1이니까요!)
- x값이 증가하면 y값은 0에 점점 가까워지지만, 절대로 0이 되거나 음수가 되지는 않아요. 그래서 이 경우에도 x축 (직선 y=0)이 점근선이 된답니다.
- x값이 음수 쪽으로 작아지면 y값은 한없이 커져요.
- 그래프는 아래로 볼록한 모양이에요.
(0,1) 지나고 오른쪽 아래로 감소,
x축이 점근선
예를 들어, y = (1/2)x 그래프를 생각해보면,
x=-2일 때 y=4, x=-1일 때 y=2, x=0일 때 y=1, x=1일 때 y=1/2, x=2일 때 y=1/4 … 이렇게 x가 커질수록 y는 작아지는 것을 볼 수 있죠.
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✅ 개념확인
✏️ 문제: 다음 지수함수의 그래프를 그리고, 밑의 값에 따라 그래프가 어떻게 다른지 설명해보세요.
(1) y = 3x
(2) y = (1/3)x
💡 풀이:
(1) y = 3x
- 밑이 3이고, 3 > 1이므로 그래프는 증가하는 함수예요. 즉, 오른쪽 위로 올라가는 모양입니다.
- 점 (0, 1)을 지납니다. (30 = 1)
- 점 (1, 3)을 지납니다. (31 = 3)
- 점 (-1, 1/3)을 지납니다. (3-1 = 1/3)
- x축(y=0)이 점근선입니다.
(증가 함수, (0,1) 지남)
(2) y = (1/3)x
- 밑이 1/3이고, 0 < 1/3 < 1이므로 그래프는 감소하는 함수예요. 즉, 오른쪽 아래로 내려가는 모양입니다.
- 점 (0, 1)을 지납니다. ((1/3)0 = 1)
- 점 (1, 1/3)을 지납니다. ((1/3)1 = 1/3)
- 점 (-1, 3)을 지납니다. ((1/3)-1 = 3)
- x축(y=0)이 점근선입니다.
(감소 함수, (0,1) 지남)
두 그래프를 비교해보면, y = 3x는 x가 커질수록 y도 커지고, y = (1/3)x는 x가 커질수록 y는 작아지는 것을 알 수 있어요. 그리고 두 그래프는 서로 y축에 대하여 대칭인 관계랍니다!
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💡 참고
지수함수 y = ax와 y = (1/a)x의 그래프 관계를 다시 한번 살펴볼까요? 🤔
y = (1/a)x는 지수법칙에 의해 y = (a-1)x = a-x와 같아요.
원래 함수 f(x) = ax에서 x 대신 -x를 대입하면 f(-x) = a-x가 되죠? 어떤 함수의 x 대신 -x를 대입한 그래프는 원래 그래프를 y축에 대하여 대칭이동한 것이랍니다!
따라서 y = ax의 그래프와 y = (1/a)x (즉, y = a-x)의 그래프는 서로 y축 대칭 관계에 있어요. 예를 들어 y = 2x와 y = (1/2)x는 y축을 기준으로 데칼코마니처럼 정확히 대칭을 이룬답니다! 신기하죠? ✨