256 지수함수의 특별한 성질 🔑: 함수값 계산의 비밀 열쇠!
⭐ 핵심만정리
지수함수 f(x) = ax (a > 0, a ≠ 1)는 우리가 잘 아는 지수법칙 덕분에 아주 특별하고 재미있는 성질들을 가져요! (단, p, q, n은 실수예요!)
- ① 기본값 확인!: f(0) = 1, f(1) = a
- ② 지수의 합은 함수값의 곱으로!: f(p + q) = f(p) × f(q) (즉, ap+q = apaq)
- ③ 지수의 차는 함수값의 나눗셈으로!: f(p – q) = f(p)f(q) (즉, ap-q = ap/aq)
- ④ 지수의 곱은 함수값의 거듭제곱으로!: f(np) = (f(p))n (즉, anp = (ap)n)
이 성질들은 지수함수 관련 문제를 풀 때 아주 유용하게 사용된답니다! 마치 비밀 열쇠 같아요! 🗝️
📚 개념정리
안녕, 지수함수 탐험가 친구들! 🚀 지수함수 f(x) = ax (a > 0, a ≠ 1)는 그 자체로도 흥미롭지만, 우리가 이미 잘 알고 있는 ‘지수법칙’과 만나면 더욱 특별한 성질들을 보여준답니다. 이 성질들을 알면 지수함수의 함수값을 다루는 것이 훨씬 쉬워질 거예요! 함께 그 비밀을 파헤쳐 볼까요? 😊 (여기서 p, q, n은 모두 실수라고 생각할게요!)
지수함수 f(x) = ax의 특별한 성질들! ✨
이 성질들은 모두 기본적인 지수법칙에서 나온다는 것을 기억하면 이해하기 쉬워요!
1. f(0) = 1 그리고 f(1) = a
가장 기본적인 값부터 확인해 볼까요?
- f(0) = a0 = 1 (0이 아닌 모든 수의 0제곱은 1이니까요!)
- f(1) = a1 = a (어떤 수의 1제곱은 자기 자신이므로!)
지수함수 그래프가 항상 점 (0,1)을 지나고, 점 (1,a)를 지난다는 사실과 연결되죠?
2. f(p + q) = f(p) × f(q) : 지수의 합이 함수값의 곱으로!
지수 자리에 두 수의 합 p+q가 들어가면, 각각의 함수값 f(p)와 f(q)를 곱한 것과 같아져요!
왜냐하면, f(p+q) = ap+q 이죠. 지수법칙에 의해 ap+q = ap × aq 잖아요?
그리고 f(p) = ap, f(q) = aq 이므로, 결국 f(p+q) = f(p)f(q)가 된답니다!
예) f(x) = 2x일 때, f(3+2) = f(5) = 25 = 32 이죠.
그리고 f(3) = 23 = 8, f(2) = 22 = 4 이므로, f(3) × f(2) = 8 × 4 = 32. 똑같네요!
3. f(p – q) = f(p) / f(q) : 지수의 차가 함수값의 나눗셈으로!
이번에는 지수 자리에 두 수의 차 p-q가 들어가면, 각각의 함수값 f(p)를 f(q)로 나눈 것과 같아져요!
이것도 지수법칙 ap-q = ap ÷ aq = ap / aq를 이용하면 금방 이해할 수 있어요.
f(p-q) = ap-q = ap / aq = f(p) / f(q) 랍니다!
예) f(x) = 2x일 때, f(5-3) = f(2) = 22 = 4 이죠.
그리고 f(5) = 25 = 32, f(3) = 23 = 8 이므로, f(5) / f(3) = 32 / 8 = 4. 역시 똑같네요!
4. f(np) = (f(p))n : 지수의 곱이 함수값의 거듭제곱으로!
지수 자리에 어떤 수 n과 p의 곱 np가 들어가면, f(p)라는 함수값 전체를 n제곱한 것과 같아져요!
지수법칙 anp = (ap)n을 생각하면 바로 이해가 되죠?
f(np) = anp = (ap)n = (f(p))n 이랍니다!
예) f(x) = 2x일 때, f(3×2) = f(6) = 26 = 64 이죠.
그리고 f(3) = 23 = 8 이므로, (f(3))2 = 82 = 64. 이것도 똑같네요! 신기하죠? 😄
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✅ 개념확인
✏️ 문제: 지수함수 f(x) = 5x에 대하여 다음 보기 중 옳은 것만을 있는 대로 고르시오.
보기
ㄱ. f(0) = 1
ㄴ. f(x+y) = f(x) + f(y)
ㄷ. f(xy) = f(x)f(y)
ㄹ. f(2x) = (f(x))2
(숫자 및 보기 내용 수정: 원본은 f(x)=3ˣ, ㄱ.f(1)=3 ㄴ.f(10)=f(4)f(6) ㄷ.f(12)/f(3)=f(4) ㄹ.f(15)={f(5)}³)💡 풀이:
지수함수 f(x) = 5x의 성질을 하나씩 확인해 봅시다!
- ㄱ. f(0) = 1
f(0) = 50 = 1. 따라서 옳습니다! (성질 ①) - ㄴ. f(x+y) = f(x) + f(y)
f(x+y) = 5x+y 이고, f(x) + f(y) = 5x + 5y 입니다.
지수법칙에 따르면 5x+y = 5x × 5y 이므로, f(x+y) = f(x)f(y)가 성립해야 해요.
따라서 f(x+y) = f(x) + f(y)는 옳지 않아요. (성질 ②와 비교해보세요!) - ㄷ. f(xy) = f(x)f(y)
f(xy) = 5xy 이고, f(x)f(y) = 5x × 5y = 5x+y 입니다.
일반적으로 5xy ≠ 5x+y 이므로, 이 보기는 옳지 않아요. (성질 ④와 헷갈리면 안 돼요!) - ㄹ. f(2x) = (f(x))2
f(2x) = 52x 입니다.
그리고 (f(x))2 = (5x)2 이죠. 지수법칙에 의해 (5x)2 = 5x×2 = 52x 입니다.
따라서 f(2x) = (f(x))2는 옳습니다! (성질 ④에서 n=2인 경우)
그러므로 옳은 것은 ㄱ, ㄹ 입니다! 🎉
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💡 참고
지수함수의 특별한 성질들은 결국 우리가 잘 알고 있는 지수법칙을 함수 형태로 표현한 것뿐이에요! 😉
예를 들어, 성질 ② f(p+q) = f(p)f(q)는 지수법칙 ap+q = apaq를 그대로 함수 기호로 옮겨 적은 것이죠. 이렇게 지수법칙과 연결해서 생각하면 각 성질들이 왜 성립하는지 더 쉽게 이해하고 기억할 수 있을 거예요.
이 성질들은 나중에 로그함수의 성질과도 아주 밀접하게 연관된답니다. (로그함수는 지수함수의 역함수니까요!) 수학의 개념들은 이렇게 서로 연결되어 있다는 것을 발견하는 것도 큰 재미 중 하나예요! 🥳