고등대수 연산 지수함수 그래프 그리기와 성질 파악 연습 – 기본 다지기

지수함수 그래프 그리기와 성질 파악 연습

지수·로그 계산을 완성했다면, 이제 그것을 “그래프”로 시각화하는 단계입니다. y = aˣ의 그래프는 밑 a의 값에 따라 모양이 완전히 달라집니다 — a > 1이면 오른쪽으로 폭발적 증가, 0 < a < 1이면 오른쪽으로 급감소. 하지만 어떤 경우든 y절편 (0, 1), 점근선 y = 0, 치역 y > 0이라는 공통점을 가집니다. 이 세 가지를 기본 뼈대로 기억하고, 밑에 따른 증가·감소를 판별하는 연습을 해보세요. 지수함수 그래프의 기본이 잡혀야 평행이동·대칭이동·최대최소·지수방정식까지 자연스럽게 이어집니다.

핵심 개념 정리

성질 1 │ 지수함수의 정의와 그래프 공통점

y = aˣ  (a > 0, a ≠ 1)

공통 성질 내용
정의역 모든 실수
치역 y > 0 (양수만!)
y절편 항상 (0, 1)을 지남 (a⁰ = 1)
점근선 x축 (y = 0) — 가까이 가지만 절대 닿지 않음
x절편 없음 (aˣ > 0이므로)

성질 2 │ 밑에 따른 증가·감소

밑의 범위 그래프 모양 핵심
a > 1 오른쪽 ↗ 증가 x 커지면 y 폭발적 증가, 왼쪽은 x축에 수렴
0 < a < 1 오른쪽 ↘ 감소 x 커지면 y → 0으로 수렴, 왼쪽이 폭발적 증가

⚠ y = (1/a)ˣ 와 y = aˣ는 y축 대칭 관계! (a > 1일 때)

성질 3 │ 밑의 크기와 그래프 위치 관계

a > 1일 때: 밑이 클수록 x > 0에서 그래프가 에 위치

0 < a < 1일 때: 밑이 작을수록 x < 0에서 그래프가 에 위치

· 예: x > 0에서 3ˣ > 2ˣ > 1  │  x < 0에서 3ˣ < 2ˣ < 1

연습문제

Q1.   y = 2ˣ의 그래프가 지나는 점 3개를 좌표로 쓰시오.

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x = −1 → y = 2⁻¹ = 1/2 → (−1, 1/2)

x = 0 → y = 2⁰ = 1 → (0, 1)

x = 1 → y = 2¹ = 2 → (1, 2)

💡 (0, 1)은 모든 지수함수가 지나는 필수 좌표. (1, a)는 밑을 읽어내는 좌표!

Q2.   y = (1/3)ˣ는 증가함수인가, 감소함수인가? 점근선과 치역을 말하시오.

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밑 = 1/3,  0 < 1/3 < 1 이므로 → 감소함수

점근선: y = 0 (x축)

치역: y > 0

💡 감소해도 y > 0은 변하지 않는다! x축 아래로는 절대 내려가지 않음.

Q3.   지수함수 y = aˣ의 그래프가 점 (2, 9)를 지날 때, 밑 a의 값은?

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점 (2, 9)를 대입: a² = 9

a > 0, a ≠ 1 이므로 a = 3

💡 “그래프가 점을 지난다” = 좌표를 함수에 대입. 지수함수 문제의 기본 패턴!

Q4.   y = 2ˣ와 y = (1/2)ˣ의 관계를 설명하시오.

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(1/2)ˣ = (2⁻¹)ˣ = 2⁻ˣ

y = 2⁻ˣ는 y = 2ˣ에서 x → −x로 바꾼 것

y축에 대해 대칭

💡 y = aˣ와 y = (1/a)ˣ는 항상 y축 대칭. 교점은 (0, 1).

Q5.   x > 0인 영역에서 y = 3ˣ,  y = 2ˣ,  y = (3/2)ˣ 의 대소 관계는?

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밑이 모두 1보다 크고, 3 > 2 > 3/2 이므로

x > 0에서 밑이 클수록 함숫값이 크다:

3ˣ > 2ˣ > (3/2)ˣ > 1

💡 x < 0에서는 반대! 3ˣ < 2ˣ < (3/2)ˣ < 1. 모든 그래프는 (0, 1)에서 만난다.

Q6.   y = 2ˣ에서 x = −3일 때 y값과, x = 10일 때 y값을 구하시오.

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x = −3:  y = 2⁻³ = 1/8 = 0.125

x = 10:  y = 2¹⁰ = 1024

💡 x가 −3에서 10으로 13만큼 변할 때, y는 0.125 → 1024로 약 8000배! 이것이 “지수적 증가”의 위력.

Q7.   y = aˣ의 그래프가 점 (3, 1/8)을 지날 때, y = aˣ의 그래프를 그리기 위한 핵심 정보를 정리하시오.

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a³ = 1/8 = (1/2)³ → a = 1/2

∴ y = (1/2)ˣ

· 밑 0 < 1/2 < 1 → 감소함수

· y절편: (0, 1)  │  (1, 1/2)  │  (−1, 2)

· 점근선: y = 0  │  치역: y > 0

· x → −∞일 때 y → +∞,  x → +∞일 때 y → 0⁺

Q8.   y = aˣ가 증가함수이고, 그래프가 점 (2, 16)을 지날 때,  a⁻¹ + a1/2 = ?

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증가함수 → a > 1

점 (2, 16) 대입: a² = 16 → a = 4  (a > 1 이므로 a = −4 제외)

a⁻¹ = 1/4,  a1/2 = √4 = 2

∴ 1/4 + 2 = 9/4

💡 “증가/감소” 조건으로 a 범위 확정 → 좌표 대입 → 유리수 지수 계산. 지수 영역 전체의 복합 문제!

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