근
이차방정식의 근과 계수와의 관계
이차방정식의 근과 계수와의 관계는 중3 때 근과 계수와의 관계에서 했어요. 내용은 전혀 달라지지 않았습니다. 완전히 똑같아요. 대신 이걸 활용하는 문제가 조금 더 어려워진 것뿐이에요.
근과 계수와의 관계 공식을 잊어버렸다면 이 글을 통해서 한번 더 복습하고 앞으로는 잊어버리지 않도록 하세요.
이차방정식의 근과 계수와의 관계 문제에서는 곱셈공식의 변형을 이용한 문제들이 많이 나오니까 이 공식들도 기억하고 있어야 해요.
이차방정식의 근과 계수와의 관계
이차방정식 ax2 + bx + c = 0 (a ≠ 0)의 근은 근의 공식을 이용해서 구할 수 있어요.
이차방정식의 두 근을 α, β라고 하고 
두 근의 합과 계수와의 관계
일단 두 근 α, β를 더 해보죠.
두 근의 곱과 계수와의 관계
이번에는 두 근을 곱해볼게요.
정리해보면 아래 공식을 얻을 수 있어요.
ax2 + bx + c = 0 (a ≠ 0)
α + β = -$\frac{b}{a}$ αβ = $\frac{c}{a}$
두 근의 차와 계수와의 관계
이번에는 차를 구해보죠. 차는 α, β 중 어느 것이 더 큰지 모르니까 절댓값을 이용해서 구해요.
분자는 근의 공식에서 뒤에 있는 제곱근 부분으로 판별식 D에 루트 씌워놓은 거고, 분모는 |a|네요.
위 공식을 이용해서 차를 구하는 경우보다는, 두 근의 합(α + β)와 두 근의 곱(αβ)를 이용해서 구하는 경우가 훨씬 많아요. 이때, 곱셈공식의 변형을 사용해요.
2x2 + 4x - 8 = 0의 두 근을 α, β라고 할 때 다음을 구하여라.
(1) α + β
(2) αβ
(3) α2 + β2
(4) (α + 1)(β + 1)
(5)
(6) |α - β|
(1) α + β =
(2) αβ =
(3) α2 + β2은 곱셈공식의 변형을 이용한 문제예요.
α2 + β2
= (α + β)2 - 2αβ
= (-2)2 - 2 × (-4)
= 4 + 8 = 12
(4) (α + 1)(β + 1)는 곱셈공식을 이용해서 전개해야겠네요.
(α + 1)(β + 1)
= αβ + α + β + 1
= -4 + (-2) + 1
= -5
(5) 
(6) 두 근의 차는 두 근의 합, 두 근의 곱, 곱셈공식의 변형을 이용해서 구하고, 절댓값으로 표현합니다.
(α - β)2 = (α + β)2 - 4αβ
(α - β)2 = (-2)2 - 4 × (-4)
(α - β)2 = 4 + 16
(α - β)2 = 20
|α - β| =
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방정식과 항등식, 등식의 뜻
이번 글은 아주아주 중요합니다. 앞으로 배울 수학에서 가장 기본이 되는 식을 배울 거거든요. 여기서 공부할 방정식은 앞으로 배울 부등식, 함수 등 모든 식의 기본이 되는 식이에요.
다만 한가지 다행인 건 우리가 이제까지 알게 모르게 해왔던 것 과정이라는 거지요. 이름을 몰랐을 뿐이고, 그 정확한 정의를 몰랐을 뿐이에요.
방정식과 항등식은 비슷해 보이지만 다른 식이에요. 둘을 구별할 수 있도록 차이를 잘 비교해보세요.
등식
2 + 3을 계산해보세요. 2 + 3 = 5 이렇게 계산할 거예요.
위 계산에서 = 라는 기호를 사용했어요. 등호라고 부르는 이 기호는 = 양쪽이 서로 같다는 뜻이에요.
등식은 등호(=)의 양쪽이 서로 같음을 나타내는 식이에요. 등호의 왼쪽을 좌변, 오른쪽은 우변이라고 부르고, 좌변과 우변을 통틀어 양변이라고 불러요.
식에 등호가 있으면 식이 맞든 틀리든 상관없이 등식이라고 해요. 식이 맞으면 참인 등식, 틀리면 거짓인 등식이라고 해요.
2 + 3 = 6이라는 식이 있어요. 좌변과 우변이 다른데, 등호를 써서 같다고 했으니 잘못된 식이죠? 이게 바로 거짓인 등식이에요.
방정식과 항등식
방정식
문자와 식에서 문자를 사용해서 식을 세울 수 있다고 공부했어요. 문자를 왜 쓰나요? 모르는 어떤 수를 □라고 쓰는 대신 문자로 썼었죠? 이 모르는 수를 미지수라고 합니다. 미지수는 보통 x를 쓰지만 정해진 건 아니니까 아무 문자나 사용해도 상관없어요.
예전 같으면 "□ + 3 = 5에서 □는 2입니다." 했다면 이제는 "x + 3 = 5에서 x = 2입니다."로 바뀐 것뿐이에요.
방정식은 미지수가 있어서, 그 미지수에 따라 식이 참이 되기도 하고 거짓이 되기도 하는 식이에요. 등호와 미지수가 같이 있어야 해요.
x + 3 = 5에서
x가 1이면 좌변은 4, 우변은 5여서 이 식은 거짓이에요.
x가 2면 좌변과 우변이 모두 5로 같지요. 이때 식은 참이에요.
x가 3이면 좌변이 6, 우변은 5여서 거짓이 되지요.
미지수 x에 따라서 참이 되기도 하고 거짓이 되기도 하니까 x + 3 = 5는 방정식이라고 할 수 있는 거지요.
방정식이 참이 될 때의 미지수를 방정식의 해 또는 방정식의 근이라고 해요. x + 3 = 5에서는 x가 2일 때, 식이 참이었으니 이 방정식의 해는 2에요.
문제의 답을 구하는 걸 문제를 푼다고 하지요? 방정식에서 해를 찾는 걸 방정식을 푼다고 해요.
방정식: 미지수에 따라 참이 되기도 하고 거짓이 되기도 하는 등식
방정식의 해: 방정식을 참이 되게 하는 미지수. 방정식의 근
방정식을 푼다: 방정식의 해를 구하는 것.
항등식
항등식은 미지수에 어떤 수를 대입해도 참이 되는 등식이에요. 항상 참인 등식이죠.
x + 1 = 1 + x라는 식에서
x = 1이면 좌변과 우변이 모두 2로 같아요. 참이죠.
x = 2이면 좌변과 우변 모두 3으로 같아요. 역시 참이에요.
x + 1 = 1 + x는 x에 어떤 값을 넣어도 참이 돼요. 항등식이죠.
방정식과 항등식 구별
| 방정식 | 항등식 |
|---|---|
| 미지수가 특정한 값을 가질 때만 참 | 미지수가 어떤 값을 가져도 참 |
| 좌변과 우변이 다른 식 | 좌변과 우변이 같은 식 |
x + 1 = 1 + x을 보세요. 좌변 x + 1은 덧셈에 대한 교환법칙에 의해서 1 + x와 같죠. 결국, 좌변과 우변이 모두 1 + x에요. 양변이 서로 같으니까 항등식인 거죠.
x + x = 2x라는 식도 한 번 볼까요. 좌변을 동류항 덧셈을 해보면 2x가 돼요. 이건 우변인 2x와 같은 식이죠. 그래서 이 등식은 항등식이 되는 거예요.
x + 3 = 5라는 등식에서 좌변은 식을 더는 바꿀 수 없죠? 그 상태에서 좌변과 우변의 식이 달라요. 그래서 이 등식은 항등식이 아니라 방정식인 거예요.
다음 중 방정식과 항등식을 모두 고르시오.
(1) 2x + 3 = 3 + 2x
(2) 2x - 1 < 5
(3) 2x - x = x
(4) 3 + 5 = 8
(5) 2x - 4 = 6
방정식은 미지수가 있어서 미지수에 따라 참이 되기도 하고 거짓이 되기도 하는 등식이에요. 항등식은 항상 참인 등식으로 좌변과 우변이 같은 식으로 되어 있어요.
(1) 2x + 3 = 3 + 2x은 좌변의 2x + 3을 교환법칙에 따라 자리를 바꾸면 3 + 2x가 되어 우변과 같은 식이 되므로 항등식이에요.
(2) 2x - 1 < 5은 등호가 아니라 부등호가 있어서 등식이 아니에요.
(3) 2x - x = x에서 좌변 2x - x를 동류항 계산해보면 x가 되어 우변과 같으므로 이 식은 항등식이네요.
(4) 3 + 5 = 8은 미지수가 없네요. 미지수가 없으니까 방정식도 아니고 항등식도 아닌 그냥 등식입니다.
(5) 2x - 4 = 6은 미지수 x가 있지만, 좌변과 우변이 서로 다르고 x = 5일 때만 참이 되는 방정식이네요.
따라서 방정식은 (5)이고, 항등식은 (1), (3) 입니다.
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근과 계수와의 관계
이차방정식의 두 근과 계수 사이에는 재미있는 관계가 있어요. 어떤 재미있는 관계냐고요? 두 근을 알고 있다면 이차방정식의 계수를 구할 수 있어요. 반대로 계수들을 알고 있다면 두 근을 구하지 않고도 두 근의 합과 두 근의 곱을 알 수 있고요.
근과 계수와의 관계는 공식으로 외워두면 좋아요. 어렵지 않은 공식이니까 금방 외울 수 있을 거예요.
이차방정식의 근과 계수 사이에는 어떤 관계가 있는 지 알아보죠.
근과 계수와의 관계
이차방정식 근의 공식을 또 써먹을 시간이 되었네요. 근의 공식 한 번 더 해볼까요?
이차방정식의 두 근을 α, β라고 해요. 알파, 베타라고 읽고요.
근의 공식에 나오는 것처럼 한 근을
두 근의 합과 계수와의 관계
두 근 α, β를 더 해보죠.
두 근을 더했더니, 1차항의 계수를 2차항의 계수로 나눈 거에 (-)를 붙여준 것과 같죠?
두 근의 곱과 계수와의 관계
이번에는 두 근 를 곱해볼께요.
곱한 건 어떻죠? 상수항을 2차항의 계수로 나눈 것과 같아요.
종합해보면 아래같은 공식을 얻을 수 있어요.
이차방정식 x2 - 5x + 6 = 0의 두 근의 합과 곱을 구하여라.
두 근의 합과 곱 공식을 사용하기 전에 먼저 근을 구해볼까요?
(x - 2)(x - 3) = 0
x = 2, or x = 3
근이 2, 3이 네요. 두 근을 더하면 5, 곱하면 6이 됩니다.
자 이번에는 근과 계수와의 관계를 이용해서 답을 구해보죠.
두 근의 합 =
두 근의 곱 =
실제 근을 구해서 더하고 곱한 답과 근과 계수와의 관계를 이용해서 구한 답이 같죠? 그렇다면 굳이 두 근을 구할 필요가 없다는 거예요.
x2 + ax + b = 0의 두 근의 합이 6, 곱이 -12일 때 a + b의 값을 구하여라.
두 근의 합 
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연립방정식이란
연립방정식이라는 용어가 조금 생소하죠? 연립방정식은 2개 이상의 방정식을 묶어놓은 걸 말해요. 연립방정식의 해는 묶여있는 방정식을 모두 만족시키는 미지수의 값입니다.
우리가 배울 연립방정식은 미지수가 2개인 방정식 2개를 묶어놓은 방정식이에요. 각각의 방정식의 해를 구한 다음에 양쪽 모두를 만족시키는 해, 즉 양쪽 모두에 포함된 해를 찾으면 됩니다.
예제를 하나 풀어보죠.
다음 연립방정식을 만족시키는 자연수 x, y를 구하여라.
먼저 첫 번째 방정식의 해를 구해보죠. x, y가 자연수라고 했으니까
- x = 1일 때 y = 4
- x = 2일 때 y = 3
- x = 3일 때 y = 2
- x = 4일 때 y = 1
총 네 개가 나오네요. 순서쌍으로 표시하면 (1, 4), (2, 3), (3, 2), (4, 1)가 되겠고요.
두 번째 방정식의 해는
- x = 4일 때 y = 1
- x = 5일 때 y = 2
- x = 6일 때 y = 3
- x = 7일 때 y = 4
- …
계속해서 나오는군요. 순서쌍으로 표시하면 (4, 1), (5, 2), (6, 3), (7, 4), … 이렇게 되겠죠.
연립방정식의 해는 묶여 있는 식을 모두 만족시키는 해. 즉 공통근을 구해야 해요. 양쪽 모두에 (4, 1)이 들어있으니까 이 연립방정식의 해는 (4, 1)이 되는 걸 알 수 있어요. 다르게 표현하면 x = 4, y = 1이라고 해도 좋고요.