복잡한 식의 인수분해 1 - 공통인수로 묶기, 치환

인수분해는 곱셈공식의 반대과정이니까 곱셈공식 - 완전제곱식, 곱셈공식 두 번째 - 합차공식만 잘 외우고 있으면 반은 먹고 들어가는 단원이에요. 그렇다고 해서 인수분해 공식만 외우고 문제는 풀지 못하는 상황에 빠지면 안돼요. 공식을 외우는 건 계산을 쉽고 빠르게 하기 위해서니까요. 공식을 외우는 게 목적이 되어서는 안돼요.

이 글은 복잡한 식의 인수분해 방법 첫번째에요. 문제 자체에 공식을 바로 적용할 수 없으니 공식을 적용할 수 있도록 식의 모양을 바꾸는 방법을 공부할 겁니다. 처음 보면 복잡해보이지만 몇 가지 방법만 알면 기존에 외우고 있는 공식을 바로 써먹을 수 있으니까 너무 걱정하지 마세요.

복잡한 식의 인수분해

공통인수로 묶기

복잡한 식을 인수분해를 할 때 가장 먼저 해야할 일은 모든 항에 들어있는 공통인수로 묶는 것이에요. 일단 공통인수로 묶으면 남은 것들끼리 인수분해 공식을 이용해서 인수분해 할 수 있어요. 공통인수는 숫자일 수도 있고, 문자일 수도 있고, 숫자와 문자가 함께 있을 수도 있어요.

2x³y + 4x²y² + 2xy³을 해보죠. 모든 항에 2xy가 들어있어요. 2xy로 묶어보죠.

2x³y + 4x²y² + 2xy³
= 2xy(x² + 2xy + y²)
= 2xy(x + y)²                 ∵괄호안이 완전제곱식

2xy로 묶지않고 인수분해를 하려 했다면 할 수가 없었겠죠?

복잡한 식의 인수분해 1
공통인수로 묶기 → 인수분해 공식 사용

치환

치환은 바꾸는 걸 말해요. 식 안에 길이가 긴 내용을 짧은 다른 문자로 바꾸는 거죠. 치환은 2학년 곱셈공식 - 다항식 × 다항식을 공부할 때 이미 한 번 본 적이 있어요. 치환이라는 용어를 사용하지 않았을 뿐이에요.

a(a + b) - b(a + b)라는 식이 있다고 해보죠. 괄호를 전개해서 해볼까요?
a(a + b) - b(a + b)
= a² + ab - ab - b²
= a² - b²
= (a + b)(a - b)

복잡하죠? 문제에서 (a + b)라는 괄호로 묶어진 항을 t라는 문자로 바꿔보죠. (a + b) = t
a(a + b) - b(a + b)
= at - bt
= (a - b)t            ∵t는 공통인수
= (a - b)(a + b)    ∵a + b = t 이므로

두 번째 줄에서 (a + b) = t라고 놓으니까 두 항에 모두 t라는 공통인수가 들어있네요. 인수분해가 훨씬 쉬워졌죠? 그리고 t라는 문자에 원래 값인 (a + b)를 넣어줬더니 괄호를 전개해서 정리하고 인수분해한 것과 같죠?

치환을 하면 식의 길이도 짧아지고 차수도 낮아지는 장점이 있어서 계산할 때 많이 사용하는 방법이에요. 주의해야할 건 치환을 한 후에 답을 쓸 때는 대신 썼던 문자를 원래 값으로 바꿔줘야 한다는 거에요. 위에서도 마지막 줄에 t = (a + b)를 넣는 것까지 해야 계산이 끝나는 거에요. (a - b)t 라고 쓰면 틀립니다.

그리고 치환을 할 때 사용하는 문자는 t뿐 아니라 A, B 등 아무거나 상관없어요. 문제에 나와있지 않은 문자면 돼요.

(2a - b)² - 2(2a - b) - 8을 인수분해 해볼까요? 이 식도 마찬가지로 전개하지 않고 (2a - b) = t라고 치환해보죠.
(2a - b)² - 2(2a - b) - 8
= t² - 2t - 8
= (t - 4)(t + 2)
= (2a - b - 4)(2a - b + 2)

2a - b를 t라는 문자로 치환한 다음에 계산을 하고, 마지막에 t에 원래 값인 2a - b를 대입했더니 인수분해가 됐네요.

이번에는 (x + 1)² - (y - 1)²을 해보죠. 괄호로 묶어진 (x + 1) = A, (y - 1) = B라고 치환해보죠. 괄호 안의 내용이 서로 다르니까 다른 문자로 치환했어요.

(x + 1)² - (y - 1)²
= A² - B²
= (A + B)(A - B)
= {(x + 1) + (y - 1)}{(x + 1) - (y - 1)}
= (x + y)(x - y + 2)

복잡한 식의 인수분해 2 - 치환
식의 일부를 다른 문자로 바꾸어 계산 → 계산 후 바꾼 문자에 원래 값 대입
여러 항에 공통으로 들어있는 부분이나 괄호로 묶어진 곳을 치환

다음 식을 인수분해 하여라.
(1) a³b - 3a²b - 18ab
(2) (3a + 2)² + 4(3a + 2) + 3
(3) xy(x + 2)² - xy(y + 2)²

인수분해의 시작은 공통인수로 묶는 거에요. 공통인수로 묶은 후에 인수분해 공식을 사용해요. 공통인수로 묶어지지 않는다면 바로 인수분해 공식을 사용하거나 치환 등을 이용해서 인수분해 합니다.

(1) a³b - 3a²b - 18ab
ab(a² - 3a - 18)        ∵ ab가 공통인수
= ab(a - 6)(a + 3)

(2) (3a + 2)² + 4(3a + 2) + 3
= t² + 4t + 3                     ∵ 3a + 2 = t로 치환
= (t + 1)(t + 3)
= (3a + 2 + 1)(3a + 2 + 3)  ∵ 원래 값 대입. t = 3a + 2
= (3a + 3)(3a + 5)
= 3(a + 1)(3a + 5)            ∵ 3이 공통인수

(3) xy(x + 2)² - xy(y + 2)²
= xy{(x + 2)² - (y + 2)²}    ∵ xy가 공통인수
= xy(A² - B²)                  ∵ A, B로 치환
= xy(A + B)(A - B)
= xy{(x + 2) + (y + 2)}{(x + 2) - (y + 2)}
= xy(x + y + 4)(x - y)

정리해볼까요

복잡한 식의 인수분해

• 공통인수로 묶은 후 인수분해 공식을 사용하여 인수분해
• 공통인 항이나 괄호로 묶어진 부분을 다른 문자로 치환하여 인수분해

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