상수항
인수분해 공식 두 번째
곱셈공식은 다섯개가 있었어요. 인수분해 공식도 다섯개가 있어요. 인수분해 공식 - 완전제곱식, 합차공식에서 세 개 공부했으니까 남은 두 개를 해보죠. 곱셈공식에서도 4, 5번 공식이 좀 어려웠죠? 인수분해 공식도 4, 5번이 어려워요.
인수분해는 다음 단원인 이차방정식에서 꼭 해야하는 거라서 대충하고 넘어가면 안돼요. 그리고 고등학교 올라가면 또 나와요.
중학 과정에서 인수분해는 정수 범위 내에서 합니다. 아주 가끔 유리수가 나오기도 하는데, 그건 1년에 한 문제 볼까말까 하니까 신경 안써도 돼요.
인수분해 공식 - 이차항의 계수가 1일 때
인수분해 공식 네 번째는 이차항의 계수가 1이 아닐 때에요. 보통은 x에 관한 이차식이 나와요.
곱셈공식에서 계수가 1인 두 일차식의 곱셈은 (x + a)(x + b) = x2 + (a + b)x + ab 였죠? 이거를 거꾸로 하는 거에요.
x2 + 합x + 곱으로 되어 있는 꼴이지요. 여기서 할 일은 합해서 일차항의 계수, 곱해서 상수항이 나오는 두 수를 찾는 거에요.
x2 + 3x + 2를 인수분해 해볼까요? 할 일이 뭐라고요? 더해서 3이 나오고 곱해서 2가 되는 수를 찾는 거에요. 대게 곱하서 상수항이 나오는 수를 먼저 찾아요. 곱해서 2가 나오는 두 수는 (1, 2), (-1, -2) 가 있지요? 이 두 개 중에 더해서 3이 되는 수는 (1, 2)에요.
x2 + 3x + 2 = (x + 1)(x + 2)
인수분해가 제대로 됐는 지 확인하고 싶다면, 인수분해 결과를 곱셈공식으로 전개해서 문제의 식이 나오는지 보면 돼요.
간단한 인수분해는 숫자를 직접 찾아서 할 수 있는데, 대부분 이차식의 인수분해를 할 때는 X자 방법을 사용해요.
- 먼저 이차식을 쓰고
- 이차항의 아래에 x를 세로로 두 번 써요. 곱해서 상수항이 나오는 두 수를 상수항 아래에 세로로 씁니다.
- x와 상수항 아래의 숫자를 X 방향으로 곱해요.
- 곱한 결과를 더해서 일차항이 나오는 지 확인합니다.
- 일차항과 같다면 같은 줄에 있는 x와 숫자를 괄호로 묶어요.
일차항과 다르다면 ②로 돌아가 곱해서 상수항이 나오는 다른 숫자를 쓰고 다시 반복합니다. - 괄호로 묶은 두 식을 곱셈으로 바꿔주면 인수분해가 끝납니다.
다음 식을 인수분해 하여라.
(1) x2 + 6x + 8
(2) x2 - 5x + 6
(1) x2 + 6x + 8에서 곱해서 상수항 8이 되는 수는 (2, 4) (-2, -4), (1, 8), (-1, -8)이 있어요. 하나씩 해볼까요?
x를 세로로 두 번 쓰고, (2, 4)를 세로로 썼어요. 서로 X자 방향으로 곱했더니, 2x와 4x가 나왔는데, 이 둘을 더해서 6x가 됐죠? 더한 결과 6x는 일차항과 같아요. 같은 줄에 있는 x와 2를 괄호로 묶고, 다음 줄에 있는 x와 4를 괄호로 묶어서 (x + 2)(x + 4)가 됩니다.
x2 + 6x + 8 = (x + 2)(x + 4)
(2) x2 - 5x + 6에서 곱해서 상수항 6이 되는 수는 (2, 3), (-2, -3), (1, 6), (-1, -6)이 있어요.
x를 세로로 두 번 쓰고, (2, 3)를 세로로 썼어요. 서로 X자 방향으로 곱했더니, 2x와 3x가 나왔는데, 이 둘을 더해서 5x가 됐죠? 더한 결과 5x는 일차항과 다르죠? 일차항은 -5x에요.
다른 수를 대입해봐야 겠네요. (-2, -3)을 대입해보죠.
계산해봤더니 일차항과 같은 -5x가 나와요. 같은 줄에 있는 x와 -2를 묶어서 (x - 2), 다음 줄에 있는 x와 -3을 묶어서 (x - 3)을 구하고 이 둘을 곱해요.
x2 - 5x + 6 = (x - 2)(x - 3)
인수분해 공식 - 이차항의 계수가 1이 아닐 때
이차항의 계수가 1이 아닐 때 사용하는 인수분해 공식은 많이 복잡해요. 곱셈공식에서도 복잡했잖아요. (ax + b)(cx + d) = acx2 + (ad + bc)x + bd 였어요.
이걸 인수분해할 때도 위와 같은 X자 방법을 써요. 순서도 다 똑같아요. 대신에 곱해서 x2의 계수가 되는 두 수와 곱해서 상수항이 되는 두 수, 이렇게 총 4개의 수를 찾아야 해요.
2x2 + 7x + 3을 인수분해 해보죠. 이차항의 계수가 2네요.
먼저 곱해서 이차항의 계수 2가 나오는 수는 (1, 2), (2, 1)이 있어요. (-1, -2), (-2, -1)도 있지만 여기서는 생략해도 됩니다. 상수항에서 부호를 바꾸면 결과가 같아지니까 이차항에서는 반대 부호를 해보지 않아도 돼요. 이거는 계산을 몇 번 해보면 자연스럽게 이해가 될 거에요.
곱해서 상수항 3이 되는 두 수는 (1, 3), (3, 1), (-1, -3), (-3, -1) 이 있어요.
이차항에는 (1, 2) 상수항에는 (1, 3)을 넣어서 X자 방법을 해보죠.
x × 3 = 3x, 2x × 1 = 2x. 이 둘을 더하면 5x가 되어서 일차항과 다르네요. 이건 답이 아니에요. 이번에는 이차항에 (1, 2), 상수항에는 (3, 1)을 넣어보죠.
x × 2 = 2x, 2x × 3 = 6x. 이 둘을 더한 게 7x가 되어 일차항과 같아요. 같은 줄에 있는 x와 3을 괄호로 묶어서 (x + 3), 아랫줄에 있는 2x와 1을 괄호로 묶어서 (2x + 1). 이 둘을 곱하면 답이 돼요.
x2 + 7x + 3 = (x + 3)(2x + 1)
이차항의 계수가 1이 아닐 때는 경우의 수가 많이 나와요. 처음부터 바로 답이 나오는 경우가 많지는 않아요. 위 풀이에서는 두 번만에 답을 찾았지만 세 번, 네 번이 넘어가는 경우도 많이 나와요.
인수분해 공식 사용 팁
곱해서 상수항이 되는 두 수를 찾을 때 팁 한가지 알려드릴께요. 단, 위 X자 방법을 완전히 이해한 상태에서 보세요. 이해하지 않은 상태에서 보면 더 헷갈리니까요.
상수항의 부호와 일차항의 부호를 보고 경우의 수를 절반으로 줄이는 방법이에요. 이차항의 계수는 일단 보류하세요.
| 상수항의 부호 | 일차항의 부호 | 상수항이 되는 숫자 |
|---|---|---|
| (+) | (+) | 둘 다 (+) |
| (-) | 둘 다 (-) | |
| (-) | (+) | (+)의 절댓값 > (-)의 절댓값 |
| (-) | (+)의 절댓값 < (-)의 절댓값 |
2x2 + 7x + 3을 다시 볼까요? 곱해서 상수항 3이 되는 수는 (1, 3), (3, 1), (-1, -3), (-3, -1) 이렇게 4개가 있어요. 그런데 일차항이 +7x이므로 둘 다 양수인 (1, 3), (3, 1) 중 하나가 답이 되는 거에요. 2x2 + 7x + 3 = (2x + 1)(x + 3)
x2 - 5x + 6을 보세요. 곱해서 상수항 6이 되는 수는 (2, 3), (-2, -3), (1, 6), (-1, -6)의 4개가 있어요. 그런데 일차항이 -5x 이므로 둘 다 음수인 (-2, -3), (-1, -6) 중 하나가 답이 되는 거죠. x2 - 5x + 6 = (x - 2)(x - 3)
2x2 - 3x - 5를 볼까요? 곱해서 상수항 -5가 되는 수는 (-1, 5), (5, -1), (1, -5), (-5, 1)의 4개가 있어요. 그런데 일차항이 -3x로 음수니까 음수의 절댓값이 더 큰 (1, -5), (-5, 1) 중 답이 있어요. 2x2 - 3x - 5 = (2x - 5)(x + 1)
단항식과 다항식, 항, 상수항, 계수, 차수
이 글도 이 단원에서 사용할 용어들에 대한 뜻을 설명하는 글이에요. 용어의 뜻을 모르면 문제를 파악하지도 못하고, 식을 제대로 이해할 수 없어요.
공식처럼 달달 외울 필요는 없지만 그래도 각 용어가 무엇을 뜻하는지는 정확히 알아야 해요. 용어를 공부하는 건 다른 내용을 공부하는 것보다 지루하고 어려울 수 있지만 가장 기본이 되는 만큼 한 번에 제대로 해야 합니다.
문자와 식, 대입에서 공부했던 내용과 이 글에서 공부할 내용을 모두 알고 있어야 이후의 과정을 공부할 수 있어요.
항, 상수항, 계수
항은 숫자 또는 문자의 곱으로 이루어진 식을 말해요. 숫자와 문자를 곱한 것, 문자와 문자를 곱한 것이죠. 숫자와 숫자를 곱한 건 숫자니까 당연히 항이고요. 문자만 있는 건 문자와 1을 곱한 거로 볼 수 있으니까 이것도 항이에요.
숫자, 문자, 숫자와 문자를 곱한 것, 문자끼리 곱한 것이 되겠네요.
3, a, 3a, a2
상수항은 항 중에서 숫자만 있는 항을 말해요. 3, -7처럼 그냥 일반적인 숫자를 상수항이라고 생각하면 쉬워요.
계수는 숫자와 문자의 곱에서 숫자를 말해요. 숫자와 문자의 곱에서는 곱셈기호를 생략하는데, 이때 문자 앞에 쓰여 있는 숫자라고 생각하면 쉬워요. 3a는 숫자 3과 문자 a가 곱해진 거잖아요. 여기서 숫자 3을 계수라고 합니다. 참고로 a는 1 × a이므로 계수는 1이에요.
위 그림에서 항과 계수, 상수항을 찾아보죠.
4x2 + 2y - 3이에요.
항은 곱하기로 이루어진 걸 말하니까 4와 x 두 개가 곱해진 4x2이하나의 항이에요. 2와 y가 곱해진 2y도 하나의 항이고요. -3도 하나의 항인데, 숫자만 있으니까 상수항이에요. 그냥 3이 아니라 -3이에요. 주의하세요.
사실은 +4x2, +2y도 +부호가 붙어있는데, + 부호는 생략할 수 있으니까 생략한 거예요. -는 생략할 수 없어서 -3처럼 써줘야 하죠.
계수는 문자의 앞에 곱해진 수를 말해요. 4x2 앞에는 4가 있으니까 4가 계수, 2y 앞에는 2가 있으니까 2가 계수네요. 문자가 곱해져있진 않지만 상수항도 계수에 포함되므로 -3도 계수예요.
단항식과 다항식
다항식에서 "다"는 多예요. 항이 많이 있는 식이라는 뜻이죠. 많다고 해서 진짜로 많은 게 아니고요, 1개 이상만 있으면 돼요. 항이 1개 있어도, 2개 있어도, 100개 있어도 다항식이에요
4x2, 4x2 + 2y, 4x2 + 2y - 3, -3, …
단항식은 다항식 중에서 항이 1개만 있는 걸 말해요.
4x2, 2y, -3
다항식은 항이 1개 이상이고, 단항식은 항이 1개여야만 하니까 단항식은 다항식에 포함돼요.
차수와 일차식
차수는 문자가 곱해진 횟수를 말해요.
4x2 + 2y - 3
4x2에서 x는 두 번 곱해졌죠? 그래서 차수는 2예요. 2y에서는 y가 한 번 곱해졌어요. 그래서 차수는 1이죠. -3은 문자가 곱해진 게 없어요. 그래서 차수가 0이에요. 상수항은 차수가 항상 0이에요.
항의 차수가 1이면 일차항, 2면 이차항, 3이면 삼차항이라고 해요.
차수는 문자의 거듭제곱에서 지수와 같아요.
항에서의 차수는 위 방법으로 구하는데, 다항식에서 차수는 어떻게 구할까요?
다항식에서 문자가 곱해진 개수가 다를 수 있어요. 예를 들어서 2x2 + 3x + 1이라는 다항식이 있다고 해보죠. 2x2의 차수는 2, 3x의 차수는 1, 1의 차수는 0이에요. 일단 각 항의 차수는 구했어요. 다항식 전체의 차수를 구할 때는 차수가 가장 높은 항(최고차항)의 차수를 말하면 돼요. 여기서는 2x2의 차수가 2로 가장 높으니까 다항식 2x2 + 3x + 1의 차수는 2인 거죠.
최고차항의 차수가 1인 다항식을 일차식, 최고차항의 차수가 2인 다항식을 이차식이라고 해요. 2x2 + 3x + 1은 차수가 2니까 이차식이죠.
다시 4x2 + 2y - 3으로 돌아와서요.
이 다항식은 x를 기준으로 하면 차수가 2인데, y를 기준으로 하면 차수가 1이죠? 이처럼 곱해진 문자가 다를 때는 어떤 문자를 기준으로 할 것인지 정확하게 얘기를 한 다음에 차수를 말해줘야 해요.
어떻게 하느냐면 "x에 대한 이차식" 또는 "y에 대한 일차식"이라고 말이죠.
다항식 4x2 + 2x - 3y + 2에서 항, 상수항, 계수, 차수를 구하여라.
일단 항으로 나눠보죠. 4x2, 2x, -3y, 2의 네 개 항으로 되어 있는 다항식이네요.
상수는 숫자만 있는 항이니까 2가 상수항이고요.
각 항의 차수를 보죠. 4x2는 2, 2x는 1, -3y는 1, 상수항 2는 0이죠.
계수는 문자 앞에 곱해진 숫자를 말하죠? 4x2의 계수는 4, 2x의 계수는 2, -3y의 계수는 -3이네요. 상수항 2도 있군요.
다항식의 차수는 차수가 가장 높은 항을 말하는데, 이보다 먼저 기준이 되는 문자를 정해야 해요. x에 대해서는 4x2의 2가 가장 높으니까 x에 대한 이차식이고요. y에 대해서는 -3y의 1이 가장 높으니까 y에 대한 일차식이에요.
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이차방정식이 중근을 가질 조건
이차방정식의 해가 하나일 때, 이 해를 중근이라고 해요. 사실 해는 두 개인데, 이 두개가 중복되기 때문에 중근이라고 하는 겁니다.
해가 하나만 있다고 해서 중근이라고 하면 안되요. 예를 들어 x = 2, x = -5라는 해가 나왔는데, 문제에서 x > 0 이라는 조건이 주어져서 x = 2라는 해만 답이 될 때는 중근이라고 하지 않아요. x는 중복되는 게 아니니까요.
이차방정식이 중근을 가지는 지 확인하는 방법은 두 가지가 있는데, 이 글에서는 먼저 한가지만 알아볼꺼에요. 다른 한 가지는 판별식을 이용하는데 나중에 보도록 하죠.
이차방정식이 중근을 가질 조건
이차방정식이 중근을 가지려면 AB = 0 에서 살펴봤듯이 A2 = 0이라는 완전제곱식 형태가 되어야 해요. 이렇게 됐을 때 다항식 A = 0 이 되어서 똑같은 근이 두 개 생기잖아요.
이차방정식의 해가 중근 = 완전제곱식
전개의 반대과정이 인수분해니까 인수분해해서 완전제곱식이 되는 건 거꾸로 완전제곱식을 전개해서 이차방정식과 비교해도 되겠죠?
이차항의 계수가 1일 때
완전제곱식 (x + a)2을 전개해보면 x2 + 2ax + a2가 돼요.
여기서 x의 일차항의 계수와 상수항을 비교해 볼께요. 어떤 관계가 있나요?
x2 + □x + 9 = 0가 중근을 가질 때 □의 값은?
일차항의 계수인 □의 절반의 제곱이 상수항인 9와 같아야하니까 아래처럼 풀 수 있어요.
따라서 □는 6 또는 -6이 되네요.
일차항의 계수는 ± 값 2개가 있다는 점 주의하세요.
x2 - 10x + △ = 0가 중근을 가질 때 △의 값은?
일차항과 상수항의 관계를 이용해서 중근을 가질 때 계수들을 구할 수 있겠죠.
이차항의 계수가 1이 아닐 때
위 경우에는 이차방정식에서 이차항의 계수가 1일 때에 사용하는 방법이고요. 만약에 이차항의 계수가 1이 아니라면 양변을 이차항의 계수로 나눈 다음에(이차항의 계수를 1로 만든 다음) 같은 방법으로 하면 되겠지요.
아니면 아래 방법으로 구해도 되고요.
3x2 + □x + 75 = 0가 중근을 가질 때 □의 값은?
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