042 절댓값 기호를 포함한 방정식 풀이: 범위 나누기가 핵심! 📏
안녕하세요, 수학 문제 해결사 친구들! 👋 방정식의 세계를 탐험하다 보면 종종 절댓값 기호 | |를 포함한 방정식을 만나게 되죠? 절댓값 기호는 그 안에 있는 식의 부호에 따라 다르게 풀리기 때문에 처음에는 조금 까다롭게 느껴질 수 있어요. 하지만 걱정 마세요! 오늘은 이 절댓값 기호를 포함한 방정식을 푸는 핵심 원리와 방법을 체계적으로 알아볼 거예요. 가장 중요한 열쇠는 바로 경우를 나누어 생각하는 것이랍니다! 함께 그 비밀을 파헤쳐 볼까요? 🔑
📝 핵심만정리: 절댓값 방정식 풀이 전략!
절댓값 기호를 포함한 방정식을 푸는 가장 기본적인 방법은 절댓값의 정의를 이용하여 절댓값 기호를 없애는 것이에요.
- 범위 나누기의 기본 원칙:
- 절댓값 기호 안의 식이 0이 되는 x의 값을 경계로 하여 x의 값의 범위를 나누어요.
- 각 범위에서 절댓값 기호를 없앤 후 방정식을 풀어요. (|A| = A (단, A \ge 0), |A| = -A (단, A < 0))
- 구한 해가 해당 범위에 속하는지 반드시 확인하여 최종 해를 결정해요.
- 특수한 형태의 빠른 풀이:
- |f(x)| = a (a > 0인 상수) 꼴: f(x) = a 또는 f(x) = -a로 풀어요.
(만약 a=0이면 f(x)=0, a<0이면 해가 없어요. ) - |f(x)| = |g(x)| 꼴: f(x) = g(x) 또는 f(x) = -g(x)로 풀어요.
- |f(x)| = a (a > 0인 상수) 꼴: f(x) = a 또는 f(x) = -a로 풀어요.
범위를 정확히 나누고 각 범위에서 해를 구한 뒤, 원래 범위에 맞는지 확인하는 과정이 중요해요!
🤔 절댓값이란 무엇이었죠? (복습)
개념정리 42-1: 거리의 개념, 절댓값!
본격적으로 절댓값 방정식을 풀기 전에, 절댓값의 정의를 다시 한번 떠올려 볼까요?
어떤 수 A의 절댓값, 기호로는 |A|라고 쓰고, 수직선 위에서 원점(0)으로부터 수 A까지의 거리를 의미해요. 거리는 항상 0 이상이므로, 절댓값의 결과도 항상 0 이상이 되죠.
절댓값 기호를 없애는 방법은 다음과 같아요:
- A \ge 0 이면 (즉, A가 0이거나 양수이면): |A| = A (그대로 나와요)
- A < 0 이면 (즉, A가 음수이면): |A| = -A (마이너스 부호를 붙여서 양수로 만들어 나와요)
예를 들어, |3| = 3 이고, |-3| = -(-3) = 3 입니다.
이 기본 정의가 절댓값 방정식을 푸는 모든 과정의 출발점이 된답니다!
나눠라, 그러면 풀릴 것이다! 일반적인 절댓값 방정식 풀이법
개념정리 42-2: 범위 나누어 절댓값 없애기
절댓값 기호가 하나 또는 여러 개 포함된 방정식을 푸는 가장 일반적인 방법은 경우를 나누어 절댓값 기호를 없애는 것이에요.
[풀이 단계]
- 경계값 찾기: 각각의 절댓값 기호 안의 식이 0이 되게 하는 x의 값을 찾아요. 이 값들이 x의 범위를 나누는 경계가 됩니다.
- 범위 나누기: 찾은 경계값들을 기준으로 x의 값의 범위를 여러 구간으로 나누어요.
- 절댓값 기호가 1개 (|x-a|)이면: x < a, x \ge a의 2개 범위로 나뉘어요.
- 절댓값 기호가 2개 (|x-a| \pm |x-b|, 단 a < b)이면: x < a, a \le x < b, x \ge b의 3개 범위로 나뉘어요.
- 각 범위에서 방정식 풀기: 나누어진 각 범위에 따라 절댓값 기호 안의 식의 부호를 판단하고, 절댓값 기호를 없앤 후 방정식을 풀어요.
- 해 확인하기: 각 범위에서 구한 해가 해당 범위의 조건을 만족하는지 반드시 확인해야 해요. 조건을 만족하는 해만이 최종적인 답이 될 수 있습니다.
예시: 방정식 |x – 3| = x + 1을 풀어봅시다.
1. 경계값 찾기: 절댓값 안의 식 x-3=0에서 x=3이 경계값입니다.
2. 범위 나누기: x < 3일 때와 x \ge 3일 때로 나눕니다.
경우 (i): x < 3 일 때
이때 x-3 < 0이므로, |x-3| = -(x-3) = -x+3 입니다.
주어진 방정식은 -x+3 = x+1 이 됩니다.
정리하면 -2x = -2 ⇒ x = 1.
x=1은 x < 3이라는 범위 조건을 만족하므로, x=1은 해가 됩니다.
경우 (ii): x \ge 3 일 때
이때 x-3 \ge 0이므로, |x-3| = x-3 입니다.
주어진 방정식은 x-3 = x+1 이 됩니다.
정리하면 0 \cdot x = 4. 이 등식을 만족하는 x는 존재하지 않죠? 따라서 이 범위에서는 해가 없습니다.
최종 결론: 경우 (i)과 (ii)에서 얻은 해를 종합하면, 주어진 방정식의 해는 x = 1 입니다.
⚡ 특수한 형태의 절댓값 방정식: 더 빠른 풀이법!
개념정리 42-3: 간단 공식을 활용하자!
어떤 형태의 절댓값 방정식은 범위를 일일이 나누지 않고도 더 간단하게 풀 수 있는 공식이 있어요!
1. |f(x)| = a (a는 상수) 꼴
- a > 0 이면: f(x) = a 또는 f(x) = -a 를 풀면 됩니다.
예: |x-2| = 5 ⇒ x-2 = 5 또는 x-2 = -5. ⇒ x=7 또는 x=-3. - a = 0 이면: f(x) = 0 을 풀면 됩니다.
- a < 0 이면: 절댓값의 결과는 항상 0 이상이므로, 음수가 될 수 없어요. 따라서 해가 없습니다.
2. |f(x)| = |g(x)| 꼴
양변에 모두 절댓값이 있는 경우, f(x) = g(x) 또는 f(x) = -g(x) 를 풀면 됩니다.
(이유: 양변을 제곱하면 |f(x)|2 = |g(x)|2 ⇒ (f(x))2 = (g(x))2 ⇒ (f(x))2 – (g(x))2 = 0 ⇒ (f(x)-g(x))(f(x)+g(x)) = 0 이기 때문이에요!)
예: |x-1| = |3x|을 풀어봅시다.
경우 (i): x-1 = 3x
-2x = 1 ⇒ x = –1⁄2
경우 (ii): x-1 = -(3x) = -3x
4x = 1 ⇒ x = 1⁄4
따라서 해는 x = –1⁄2 또는 x = 1⁄4 입니다.
🧐 개념확인 문제: 절댓값 방정식 풀어보기!
이제 배운 방법들을 활용해서 절댓값 방정식을 풀어봅시다!
다음 방정식을 푸시오. (PDF 문제 활용)
- |2x – 1| = 3
- |x + 1| + |x – 2| = 5 (범위를 나누어 풀어보세요!)
정답 및 해설:
-
|2x – 1| = 3 ( |f(x)|=a, a>0 꼴)
2x – 1 = 3 또는 2x – 1 = -3
첫 번째 경우: 2x = 4 ⇒ x = 2
두 번째 경우: 2x = -2 ⇒ x = -1
따라서 해는 x = 2 또는 x = -1
-
|x + 1| + |x – 2| = 5
경계값은 x+1=0에서 x=-1, x-2=0에서 x=2입니다. 범위를 세 구간으로 나눕니다.
(i) x < -1 일 때:
x+1 < 0, x-2 < 0 이므로, |x+1|=-(x+1), |x-2|=-(x-2).
방정식: -(x+1) – (x-2) = 5
-x-1 -x+2 = 5 ⇒ -2x+1 = 5 ⇒ -2x = 4 ⇒ x = -2.
x=-2는 x < -1 범위에 속하므로 해가 됩니다.
(ii) -1 \le x < 2 일 때:
x+1 \ge 0, x-2 < 0 이므로, |x+1|=x+1, |x-2|=-(x-2).
방정식: (x+1) – (x-2) = 5
x+1 -x+2 = 5 ⇒ 3 = 5. 이것은 모순이므로 이 범위에서는 해가 없습니다.
(iii) x \ge 2 일 때:
x+1 > 0, x-2 \ge 0 이므로, |x+1|=x+1, |x-2|=x-2.
방정식: (x+1) + (x-2) = 5
2x-1 = 5 ⇒ 2x = 6 ⇒ x = 3.
x=3은 x \ge 2 범위에 속하므로 해가 됩니다.
최종적으로 구한 해들을 모으면, 해는 x = -2 또는 x = 3 입니다.
절댓값 방정식은 범위를 나누어 각 경우를 꼼꼼히 따져보는 것이 중요해요. 그리고 마지막에는 구한 해가 해당 범위에 맞는지 꼭 확인해야 실수를 줄일 수 있답니다! 🎯
오늘은 절댓값 기호를 포함한 방정식을 푸는 방법에 대해 배웠습니다. 절댓값 안의 식이 0이 되는 값을 기준으로 범위를 나누어 푸는 것이 일반적인 방법이었고, |f(x)|=a 또는 |f(x)|=|g(x)|와 같은 특정 형태는 더 간단한 공식을 활용할 수 있었죠? 어떤 방법을 사용하든, 구한 해가 원래 설정한 범위에 맞는지 확인하는 과정이 매우 중요합니다. 절댓값은 수학에서 자주 등장하는 개념이니, 오늘 배운 내용을 잘 익혀두시면 앞으로 많은 도움이 될 거예요! 오늘도 수고 많으셨습니다! 😊