유리함수

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수학Ⅰ

  1. 다항식
  2. 방정식과 부등식
  3. 도형의 방정식

수학Ⅱ

  1. 집합과 명제
  2. 함수
  3. 수열
  4. 지수함수와 로그함수
그리드형

유리함수 2, 분수함수

2013. 10. 13. 16:00

유리함수 두 번째로 좀 더 어려운 분수함수를 공부해보죠. 분수함수는 분수식이 나오기 때문에 식이 복잡해요. 따라서 원리를 잘 이해해야 복잡한 식을 조금이라도 더 쉽게 파악할 수 있어요. 그리고 마지막에 나오는 결론을 공식처럼 외워두세요. 그래야 답을 구하기 편합니다.

그래프의 특징에 대해서 알아볼 건데, 이건 평행이동으로 이해하면 쉬워요. 평행이동, 점과 도형의 평행이동에서 했던 핵심을 잘 기억하고 있으면 좋지요.

분수함수

분수함수 의 그래프

점과 도형의 평행이동에서 x축 방향으로 p만큼 평행이동하면 x 대신 x - p, y축 방향으로 q만큼 평행이동하면 y 대신 y - q를 대입한다고 했어요.

의 그래프를 x축 방향으로 p만큼, y축 방향으로 q만큼 평행이동해보죠. x대신 x - p, y 대신 y - q를 대입하고 정리하면 가 돼요.

분수함수의 그래프 1

의 그래프는 어떤 특징이 있을까요?

중학교 때 공부했던 이차함수 그래프, y = (x-p)2 + q에서 y = ax2의 그래프를 x축 방향으로 p만큼, y축 방향으로 q만큼 평행이동하면 y = ax2의 특징 중 x와 관련된 모든 항목은 p로, y와 관련된 모든 항목은 q로 바뀐다고 했어요. 여기서도 마찬가지예요.

의 그래프
점근선 x축 (y = 0), y축 (x = 0) x = p, y = q
대칭점 (0, 0) (p, q)
정의역 {x|x ≠ 0인 모든 실수} {x|x ≠ p인 모든 실수}
치역 {y|y ≠ 0인 모든 실수} {y|y ≠ q인 모든 실수}
|k|가 커질수록 대칭점에서 멀어진다.

분모가 0이 되는 수를 제외한 모든 실수가 정의역이죠. k ≠ 0이니까 y = q가 될 수 없어요. 따라서 치역은 y ≠ q인 모든 실수가 되는 거고요.

분수함수 의 그래프

a = 0이면 가 되죠. 이건 분수함수가 아니라 다항함수예요. 그래서 a ≠ 0이라는 조건이 붙어요. 또 ad - bc = 0이 되면 분수함수가 아니라 그냥 상수함수가 되어버리기 때문에 ad - bc ≠ 0이라는 조건이 붙습니다.

의 그래프는 꼴로 바꿔서 풀어요.

의 모양을 바꿔보면 가 되는데, 의 그래프를 x축 방향으로 만큼, y축 방향으로 만큼 평행이동한 걸 알 수 있어요. 여기서 는 분모 = 0이 되게하는 x값이고, 는 일차항의 계수의 비예요.

의 점근선은 x = , y = 가 되죠. 대칭점은 (, )이에요. 

의 그래프
꼴로 바꾼다.
점근선: x = (분모가 0이 되는 x값), y = (일차항의 계수비)
대칭점: (분모가 0이 되는 x값, 일차항의 계수비)

분수함수의 그래프 2

함수 의 점근선의 방정식을 구하여라.

의 점근선은 x = (분모가 0이 되는 x값), y = (일차항의 계수비)에요.

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정리해볼까요

의 그래프

    의 그래프를 x축 방향으로 p만큼, y축 방향으로 q만큼 평행이동
  • 점근선은 x = p, y = q
  • 점 (p, q)에 대하여 대칭
  • 정의역 = {x|x ≠ p인 모든 실수}
  • 치역 = {y|y ≠ 0인 모든 실수}

의 그래프

  • 꼴로 바꾼다.
  • 점근선: x = (분모가 0이 되는 x값), y = (일차항의 계수비)
  • 대칭점: (분모가 0이 되는 x값, 일차항의 계수비)
 
그리드형

숫자를 공부할 때 정수 다음에 유리수를 공부했어요. 식을 공부할 때는 다항식 다음에 유리식을 공부했고요. 함수를 공부할 때는 어떨까요? 다항함수를 공부한 다음에 유리함수를 공부해요. 다항함수라는 용어는 들어본 적이 없지만 다항함수를 모르는 건 아니에요. 이제까지 우리가 다뤄왔던 함수가 바로 다항함수니까요.

이 글에서는 유리함수의 뜻과 종류에 대해서 공부할 거예요. 분수함수, 점근선, 직각쌍곡선 등 새로운 용어들이 몇 개 나옵니다.

라는 함수의 그래프의 특징에 대해서도 공부할 거고요.

유리함수

유리식의 꼴로 생긴 식을 말해요. 그럼 유리함수는 뭘까요? 간단히 말하면꼴로 생긴 함수를 말해요. y = f(x)에서 f(x)가 x에 대한 유리식인 함수를 유리함수라고 합니다.

유리식에서 분모가 상수인 식을 다항식이라고 하고, 분모가 상수가 아니면 분수식이라고 했어요. 마찬가지로 함수 y =  f(x)에서 f(x)의 분모가 상수이면 즉, f(x)가 x에 대한 다항식이면 함수 y = f(x)를 다항함수라고 해요. 함수 y = f(x)에서 f(x)의 분모가 다항식이면 즉, f(x)가 x에 대한 분수식이면 함수 y = f(x)를 분수함수라고 하지요.

이제까지 공부했던 함수가 바로 다항함수예요.

유리함수의 분류 1

일반적으로 특별한 언급이 없으면 다항함수에서는 정의역과 공역이 실수 전체의 집합이에요. 하지만 분수에서 분모는 0이 될 수 없으므로 분수함수의 정의역은 분모 ≠ 0인 실수 전체가 됩니다.

분수함수 의 그래프

의 그래프는 중학교 1학년 때 정비례와 반비례에서 그려봤어요. 조금 더 자세히 알아보죠.

의 그래프를 그려볼까요? 일단 순서쌍으로 나타내보죠.

x -3 -2 -1 0 1 2 3
y - - -1 X 1

순서쌍으로 그래프를 그려보면 다음처럼 돼요.

y = k/x (k > 0)의 그래프

분자 k = 1로 양수죠? k가 양수면 x, y의 부호가 같으니까 그래프는 제 1, 3 사분면에 그려집니다.

두 개의 곡선 모양의 그래프라서 이 곡선을 쌍곡선이라고 하는데, 쌍곡선은 원점에 대하여 대칭이에요.

원점에서 멀어질수록 그래프가 x축과 y축에 점점 가까워지죠? 그래프가 점점 가까워지는 직선이라는 뜻으로 점근선이라고 하는데, 여기서는 x축, y축이 점근선이에요. x축과 y축처럼 점근선이 서로 직각인 쌍곡선을 직각쌍곡선이라고 해요.

k < 0이라면 쌍곡선은 제 2, 4 분면에 그려져요. 다른 특징은 같고요.

y = k/x (k < 0)의 그래프

만약에 의 그래프를 그려보면 어떻게 될까요? 분자의 k의 절댓값이 커질수록 그래프는 원점에서 멀어져요.

분수함수  그래프의 특징
정의역과 치역은 0을 제외한 실수 전체 집합
k > 0이면 제 1, 3 사분면, k < 0이면 제 2, 4 사분면
원점에 대하여 대칭
x축, y축을 점근선으로 하는 직각쌍곡선
|k|가 커질수록 원점에서 멀어진다.

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정리해볼까요

유리함수: 함수 y = f(x)에서 f(x)가 x에 대한 유리식

  • 다항함수: 함수 y = f(x)에서 f(x)가 x에 대한 다항식
  • 분수함수: 함수 y = f(x)에서 f(x)가 x에 대한 분수식

분수함수  그래프의 특징

  • 정의역과 치역은 0을 제외한 실수 전체 집합
  • k > 0이면 제 1, 3 사분면, k < 0이면 제 2, 4 사분면
  • 원점에 대하여 대칭
  • x축, y축을 점근선으로 하는 직각쌍곡선
  • |k|가 커질수록 원점에서 멀어진다.
 
그리드형

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