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유리식에서 사용하는 "유리"라는 표현은 어디서 본 적이 있을 거예요. 바로 유리수에서 말이에요. 같은 의미입니다. 분수로 나타낼 수 있다는 뜻이에요.

이 글에서는 유리식이 무엇인지 또 유리식의 사칙연산은 어떻게 하는 지 알아볼 거에요. 유리식의 사칙연산은 유리수의 사칙연산과 방법이 같으니까 특별히 어렵지는 않아요. 유리식은 분자, 분모가 숫자가 아니라 식이라서 계산이 조금 복잡할 뿐이에요.

유리수와 유리식의 공통점과 차이점을 잘 비교해보면서 읽어보세요.

유리식과 분수식

에서 a, b가 정수(b ≠ 0)일 때 이렇게 생긴 수를 유리수라고 하지요? 유리수는 정수를 이용해서 분수꼴로 나타낼 수 있는 수를 말해요.

그런데 a, b가 정수가 아니라 다항식이면 어떻게 될까요? a, b 자리에 수가 들어있으면 유리수라고 하니까 a, b에 식이 들어있으면 유리식이라고 해요. 물론 숫자도 상수항으로 다항식의 한 종류라는 건 별도로 하고요.

유리식에서 분모인 b가 0이 아닌 상수일 때는 어떻게 될까요? 는 계수가 분수인 다항식이죠? 이처럼 유리식에서 분모가 0이 아닌 상수일 때를 다항식이라고 해요. 우리가 알고 있는 다항식이요. 만약에 분모가 1이라면 그냥 5x + 3 같은 다항식이 되고요.

그럼 상수가 아니라면 어떨까요? 은 더는 어떻게 할 수 없죠? 이처럼 유리식에서 분모가 상수가 아닌 식을 분수식이라고 합니다. 분모가 상수면 다항식이라고 하니까 분모가 상수가 아닌 분수식을 다르게 표현해서 다항식 아닌 유리식이라고도 해요. 마치 유리수에서 정수와 정수 아닌 유리수라고 하는 것처럼요.

유리식: 꼴로 생긴 식 (A, B는 다항식, B ≠ 0)
다항식: 분모가 상수인 유리식
분수식: 다항식 아닌 유리식(분모가 상수가 아닌 유리식)

유리수의 분자, 분모에 0이 아닌 같은 수를 곱하거나 나눠줘도 값은 바뀌지 않아요.

유리식도 같아요. 분자, 분모에 0이 아닌 같은 식을 곱하거나 같은 식으로 나누어도 값은 바뀌지 않아요.

A, B, C, D가 다항식이고, B, C, D ≠ 0일 때,

유리식의 사칙연산

유리식의 사칙연산은 유리수의 사칙연산과 똑같아요. 분수의 덧셈, 뺄셈할 때 통분과 약분을 하죠? 유리식에서도 통분과 약분을 해요. 통분은 분모를 같게 만들어주는 건데, 분모가 다항식이니까 다항식의 최소공배수를 이용해서 분모를 통분합니다. 약분도 분수에서 하는 것과 똑같아요.

분수의 곱셈, 나눗셈은 분자는 분자끼리, 분모는 분모끼리 계산해요. 이 과정에서 약분도 하죠. 유리식도 분자는 분자끼리, 분모는 분모끼리 연산해요. 약분도 하고요. 특히 나눗셈할 때는 역수의 곱으로 바꿔서 할 수 있으니까 역수의 곱으로 계산하세요.

유리식의 사칙연산을 하기 전에는 미리 분자, 분모를 인수분해하세요. 그래야 통분, 약분을 할 수 있어요.

유리식의 사칙연산
공통: 분자, 분모를 인수분해. 계산 과정에서 약분되면 바로바로 약분
덧셈, 뺄셈: 분모 통분 후 계산
곱셈: 분자는 분자끼리, 분모는 분모끼리 곱
나눗셈: 곱셈으로 바꾸고 역수 → 분모끼리, 분자끼리 곱

다음을 계산하여라.

유리식을 계산할 때 첫 번째 해야 할 일은 인수분해예요. 무조건 해야 합니다. 그다음 덧셈, 뺄셈은 통분하고, 곱셈, 나눗셈은 분자끼리, 분모끼리 계산해요. 특히 나눗셈은 곱셈으로 바꾸고 역수를 취해요. 계산 중간에 약분할 수 있으면 바로바로 약분하고요.

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제곱근의 나눗셈을 하다보면 필연적으로 나오는 게 분수에요. 분수에서 분모에 제곱근이 들어있을 때 제곱근을 처리하는 방법을 분모의 유리화라고 하고 이 글에서는 그 방법을 알아볼 거예요.

분모의 유리화는 분모에 제곱근이 하나만 있을 때와 두 개의 제곱근의 합/차로 되어 있을 때의 두 가지가 있어요. 두 가지에서 사용하는 방법을 다 알아야합니다.

분모의 유리화는 분수꼴의 제곱근 계산에서 필수 과정으로 유리수의 덧셈과 뺄셈에서 분모를 통분하고 약분하는 것처럼 아주 기본적인 과정이에요. 이걸 못하면 제곱근의 덧셈과 뺄셈은 못한다고 봐야죠. 꼭 이해하고 넘어가야 해요.

분모의 유리화

분모가 근호를 포함한 무리수일 때, 분모를 유리수로 바꾸는 걸 분모의 유리화라고 해요. 일반적인 분수를 더하거나 뺄 때 분모를 통분해서 계산하죠? 그런데 분모가 무리수라면 통분하기가 어려워요. 그래서 분모를 유리수로 바꾸고, 그 다음에 통분해서 계산을 하는 거죠.

분모에 근호를 포함한 분수는 무리수에요. 무리수인 분수에서 분모가 유리화됐다고 해서 분수가 유리수가 되는 건 아니에요. 분수는 그대로 무리수고, 분모만 유리수가 되는 거예요.

분모의 유리화에서 분자는 아무런 영향을 미치지 않아요. 분자가 유리수든 무리수든 1이든 아니든 상관없어요. 전혀 고려하지 마세요.

이라는 분수가 있다고 해보죠. 분모가 근호를 포함한 무리수에요. 제곱근을 유리수로 바꾸는 가장 쉬운 작업은 제곱하는 거예요. 이 때도 제곱을 합니다.  전체를 제곱해서 하면 안돼요. 이니까요.

분모를 제곱하는 거예요. 통분할 때, 분모에 어떤 수를 곱해주면 같은 수를 분자에도 곱해주죠? 분모는 제곱, 분모에 곱해지는 수를 분자에도 곱해주는 거예요.

분자, 분모에 분모인 를 똑같이 곱해주고 계산을 했더니 분모가 유리수 2가 되었어요. 이게 분모의 유리화에요.

을 한 번 볼까요? 분모가 제곱근이므로 분자, 분모에 을 곱해주면 되겠죠?

이게 끝이 아니에요. 제곱근의 곱셈과 나눗셈에서 근호안에 제곱인 수가 있으면 근호 앞으로 꺼내는 걸 했어요. 요. 이렇게 2를 꺼내놓으면 분모 8과 약분이 되죠? 약분까지 끝내야 계산이 끝나는 거에요.

분자의 근호 안에 제곱인 수가 있어서 꺼냈는데, 이걸 분모에 있을 때 미리 꺼내면 어떻게 되는 지 해보죠.

분모에 정수와 제곱근이 곱해져있을 때는 제곱근만 곱해주면 돼요. 정수는 이미 유리수니까 유리화할 필요가 없잖아요. 계산이 조금 더 간단해 졌죠? 순서를 잘 기억하세요.

제일 마지막 과정에서 약분을 했는데, 두 번째 줄에 보면 분자의 3과 분모의 6을 약분할 수 있어요. 약분은 계산 중에 아무데서나 해도 상관없어요.

분모의 유리화: 분모에 근호를 포함한 수가 들어있을 때, 분자, 분모에 같은 수를 곱해서 분모를 유리수로 만드는 것
분모가 제곱근: 분모와 같은 수를 분자, 분모에 곱
분모가 정수와 제곱근의 곱: 분모의 제곱근 부분을 분자, 분모에 곱

분모가 무리수의 합과 차로 되어있을 때

분모가 두 무리수의 합과 차로 되어 있을 때는 방법이 조금 달라져요.

을 해보죠. 위에서는 분모를 유리화하기 위해서 분모를 제곱한다고 했어요. 분모만 따로 떼서 제곱을 해보죠. 제곱이니까 곱셈공식 - 완전제곱식을 이용해야 해요.

분모의 유리화는 분모의 제곱근을 없애려고 하는 건데, 없어지지 않았죠? 그래서 이 때는 분모를 제곱해도 소용이 없다는 걸 알 수 있어요. 완전제곱식이 아니라 곱셈공식의 합차공식을 이용해볼까요?

합차공식을 이용했더니 분모가 유리수가 되었죠? 합차공식은 숫자는 같지만 둘 사이의 부호만 다른 걸 곱하는 공식이에요.

정리해보죠. 분모에서 제곱근은 그대로 두고, 부호만 반대인 수를 분자, 분모에 곱해요.

다음 분수의 분모를 유리화하여라.

(1)은 분모에 제곱근이 하나만 있네요. 분모와 같은 수를 분자, 분모에 곱해서 유리화를 하죠.

(2)도 분모에 제곱근 하나만 있으니 이걸 분자, 분모에 곱해주면 되겠네요. 

마지막에 3이 약분이 되네요. 분수니까 약분까지 하셔야 해요.

(3) 분모의 근호 안에 제곱인 수가 들어있으니까 이걸 근호 앞으로 꺼내고, 근호 안의 숫자만 분자, 분모에 곱해줘요. 

두 번째에서 세 번째로 갈 때 근호 앞의 2와 분자의 2를 약분했어요. 약분을 미리하면 계산이 편리해져요.

(4) 분모에 근호를 포함한 수가 2개 있어요. 이럴 때는 부호를 반대로 해서 분자, 분모에 곱해야 하죠. 

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