연립이차방정식 문제 - yeonlib-ichabangjeongsig munje

01. 연립이차방정식 대칭형을 시작하며…

02.  연립이자방정식 대칭형 문제 풀이 방법

03.  대칭형 문제 예제들 

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또한 각 식을 인수분해하려고 해도 쉽게 해결이 안 됩니다.

xy의 계수를 같게 해서 x와 y의 제곱으로 이루어진 식을 만들어 볼까요? 물론 이렇게도 해결할 수 있을지 모르겠습니다. 그런데 이와 같은 방식으로 하려고 봤더니 x의 계수에 루트가 붙은 것으로 인수분해 되는데, 그 인수의 곱이 자연수가 되어 해결하기가 쉽지 않습니다.

연립방정식 중에서도 이차식이 포함된 연립이차방정식의 풀이입니다.

연립일차방정식에서는 미지수가 3개였고 차수는 1차였죠? 식 세가 연립된 형태였어요. 연립이차방정식은 미지수가 2개고 차수가 2차에요. 식은 두 개입니다. 생긴 게 다르니까 금방 구별할 수 있겠죠?

연립이차방정식 중에서는 이차방정식 두 개가 연립된 경우도 있고, 일차방정식 한 개와 이차방정식 한 개가 연립된 경우도 있어요. 각각의 풀이법을 알아보죠.

연립이차방정식의 풀이

방정식의 차수를 결정할 때는 여러 항 중에서 최고차항의 차수를 이용하죠? 마찬가지로 연립방정식에서도 가장 높은 차수의 방정식에 따라 이름이 붙어요. 연립방정식 중에서 이차인 방정식이 차수가 가장 높으면 그 연립방정식은 연립이차방정식이라고 합니다.

앞서 공부했던 미지수가 3개인 연립일차방정식에서는 세 방정식에서 가장 차수가 높은 방정식이 1차여서 연립일차방정식이라고 한 거예요.

연립이차방정식 - 일차방정식과 이차방정식

일차방정식 한 개와 이차방정식 한 개가 연립된 경우에요. 이때는 대입법을 사용해요. 일차방정식을 한 문자에 대하여 정리한 다음에 이차방정식에 대입하는 거죠. 그럼 이차방정식의 미지수가 1개가 되니까 일반적인 이차방정식의 풀이를 이용해서 미지수의 값을 구해요. 이렇게 구한 미지수의 값을 일차방정식에 대입해서 나머지 한 개도 구하는 겁니다.

1. 일차방정식을 한 문자에 관하여 정리
2. ①을 이차방정식에 대입
3. ②의 이차방정식 풀기
4. ③의 해를 일차방정식에 대입하여 나머지 미지수를 구함

다음 연립방정식을 풀어라.

일차방정식과 이차방정식으로 되어 있는 연립방정식이에요. 일차방정식을 ①, 이차방정식을 ②라고 해보죠.

일차방정식 ①을 y에 대해서 정리해요.

x + y = 2
y = 2 - x … ③

③을 ②에 대입해요. x2 + (2 - x)2 = 10으로 x에 관한 이차방정식이네요. x를 구해볼까요?

x2 + (2 - x)2 = 10
x2 + x2 - 4x + 4 = 10
2x2 - 4x - 6 = 0
x2 - 2x - 3 = 0
(x - 3)(x + 1) = 0
x = -1 or 3

이차방정식이니까 x의 값이 두 개예요. 이 두 개를 ①에 대입해서 y를 구할 수 있어요. x = -1이면 y = 3, x = 3 이면 y = -1이네요.

결국 해는 x = -1, y = 3 or x = 3, y = -1입니다.

이차방정식에서는 해가 두 개예요. 그래서 일차방정식과 이차방정식의 연립방정식에서는 해가 두 쌍이 됩니다. 이차방정식의 해가 중근이면 한 쌍이 나올 수도 있고요.

연립이차방정식 - 두 이차방정식

이차방정식이 두 개일 경우예요. 위에서 일차방정식과 이차방정식이 있을 때는 푸는 법을 공부했죠? 그러니까 이차방정식이 두 개있는 것도 일차방정식과 이차방정식이 연립한 것으로 바꾸면 풀 수 있겠죠? 어떻게 바꾸느냐면 바로 인수분해를 하는 거예요.

이차방정식 중 하나를 인수분해해서 일차식 두 개의 곱으로 바꿔요. 이 일차식과 이차방정식으로 새로운 연립방정식을 세워요. 그러면 원래는 이차방정식 두 개로 되어있던 한 개의 연립방정식이 일차방정식과 이차방정식으로 된 두 개의 연립방정식이 되죠. 각각의 연립방정식에서 해를 구하는 겁니다.

이차방정식과 일차방정식의 연립방정식를 풀 때는 일차식을 이차식에 대입했어요. 이차방정식 두 개가 연립된 연립이차방정식의 풀이에서는 이차방정식 중의 하나를 인수분해하고, 인수분해된 일차식을 이차방정식에 대입해서 풀었죠.

이 글에서 공부할 연립이차방정식의 풀이는 이차방정식로 된 연립이차방정식에서 두 이차방정식이 모두 인수분해가 되지 않는 경우예요. 이차식을 그대로 사용할 수가 없으니까 일차식으로 바꿔야 하는데, 이게 이 글에서 가장 중요한 내용입니다.

이차식을 어떻게 일차식으로 바꾸는지 알아보죠.

연립방정식 - 연립이차방정식의 풀이

연립이차방정식의 기본 풀이는 일차방정식을 만들고, 이 일차방정식을 이차방정식과 연립해서 푸는 거예요.

연립이차방정식에서 이차방정식 중 하나가 인수분해되면 인수분해를 해서 일차방정식 두 개를 얻어요. 이 일차방정식들과 이차방정식을 이용해서 새로운 연립이차방정식을 두 개 만들어서 해를 구했어요.

두 이차방정식이 모두 인수분해가 안 될 때도 일차식을 얻어야하는데, xy항이 있을 때와 없을 때가 달라요. xy항이 없을 때는 인수분해를 하지 않아도 일차방정식을 얻을 수 있고, xy항이 있으면 인수분해를 해야 일차방정식을 얻을 수 있어요.

xy항이 없을 때 - 최고차항 제거

두 이차방정식이 모두 인수분해되지 않고, xy항이 없으면 최고차항을 없애요. 최고차항이 2차니까 없애면 일차항으로만 된 일차방정식이 남겠죠. 남은 일차방정식과 문제에서 주어진 이차방정식 중 하나를 연립해서 새로운 연립이차방정식을 만들어서 푸는 겁니다.

다음 연립방정식의 해를 구하여라.

연립이차방정식에서 위의 식을 ①, 아래 식을 ②이라고 해보죠. 두 식 모두 인수분해가 되지 않고, xy항이 없으니까 최고차항인 x2을 제거해보죠. ① × 2 - ② × 3하면 되겠네요.

6x2 + 4y - 10x = 8 … ① × 2
6x2 - 15y + 9x = 27 … ② × 3

19y - 19x = -19 … ① × 2 - ② × 3
x - y = 1

일차방정식이 생겼는데 이 일차방정식과 이차방정식 중 하나를 골라서 새로운 연립이차방정식을 만들어요. ①을 골라보죠.

일차방정식과 이차방정식의 연립이므로 일차방정식을 한 문자에 대해서 정리한 후에 이차방정식에 대입해요.

x - y = 1
y = x - 1      → ①에 대입

3x2 + 2(x - 1) - 5x = 4
3x2 + 2x - 2 - 5x - 4 =0
3x2 - 3x - 6 = 0
x2 - x - 2 = 0
(x + 1)(x - 2) = 0

x = -1 or x = 2
y = -2 or y = 1    (∵ y = x - 1)

xy 항이 있을 때 - 상수항 제거

연립이차방정식에서 두 이차방정식이 모두 인수분해가 되지 않고, xy항이 있으면 상수항을 제거해요. 이렇게 없앤 식을 인수분해할 수 있는데, 인수분해하면 일차식 두 개의 곱으로 되죠? 두 일차방정식과 원래 문제 있던 이차방정식을 이용해서 새로운 연립이차방정식을 만들어 풀면 됩니다. 이때 이차방정식이 두 개인데, 아무거나 선택해도 상관없어요.

다음 연립방정식의 해를 구하여라.

연립이차방정식에서 위의 식을 ①, 아래 식을 ②이라고 해보죠. 두 식 모두 인수분해가 되지 않고, xy항이 있으니까 상수항을 제거해보죠. ① × 2 + ②하면 상수항이 없어지겠네요.

2x2 - 2xy + 2y2 = 14 … ① × 2
4x2 - 9xy + y2 = -14 … ②

6x2 - 11xy + 3y2 = 0 … ① × 2 + ②

(2x - 3y)(3x - y) = 0
2x - 3y = 0 or 3x - y = 0

상수항을 제거하고 인수분해를 했더니 두 일차식의 곱이 됐어요. 이 두 일차방정식과 원래의 이차방정식 중 하나를 연립해서 새로운 연립이차방정식을 만들어요. ①을 골라보죠.

새롭게 만들어진 연립이차방정식을 풀어볼까요? 연립이차방정식의 풀이에서 일차방정식과 이차방정식이 연립된 연립이차방정식에서는 일차방정식을 한 문자에 대해서 정리한 후에 이차방정식에 대입해서 푼다고 했어요.