050 두 수를 근으로 하는 이차방정식 만들기: 합과 곱을 이용한 마법! 🪄
안녕하세요, 수학 설계자 친구들! 👋 지난 시간에는 이차방정식의 계수를 알면 두 근의 합과 곱을 구할 수 있다는 ‘근과 계수의 관계’에 대해 배웠죠? 오늘은 그 반대로, 두 수를 알고 있을 때 그 두 수를 근으로 갖는 이차방정식을 직접 만들어보는 방법을 알아볼 거예요! 마치 요리사가 원하는 맛(근)을 내기 위해 재료(계수)를 조합하여 레시피(방정식)를 만드는 것과 같답니다. 이 방법 역시 근과 계수의 관계를 활용하면 아주 간단하게 해결할 수 있어요. 함께 이차방정식 만들기의 달인이 되어볼까요? 뚝딱뚝딱! 🛠️
📝 핵심만정리: 두 수 α, β를 근으로 갖는 이차방정식!
두 수 α와 β를 근으로 하고, x2의 계수가 1인 이차방정식은 다음과 같이 세울 수 있어요.
(x – α)(x – β) = 0
이 식을 전개하면 근과 계수의 관계를 이용한 형태로 나타낼 수 있습니다:
x2 – (α + β)x + αβ = 0
즉, x2 – (두 근의 합)x + (두 근의 곱) = 0 꼴로 기억하면 편리해요!
만약 x2의 계수가 a (a \ne 0)라면, 위 식 전체에 a를 곱해주면 됩니다:
a(x – α)(x – β) = 0 또는 a{x2 – (α + β)x + αβ} = 0
🤔 두 수를 근으로 하는 이차방정식, 어떻게 만들까요?
개념정리 50-1: 인수분해의 역발상과 근과 계수의 관계 활용!
어떤 이차방정식의 두 근이 α와 β라는 것은, 그 이차방정식을 인수분해했을 때 (x-\alpha)와 (x-\beta)를 인수로 갖는다는 뜻과 같아요. (단, 이차항의 계수가 1일 경우)
따라서 두 수 α, β를 근으로 하고 x2의 계수가 1인 이차방정식은 가장 간단하게 다음과 같이 나타낼 수 있습니다:
(x – α)(x – β) = 0
이 식의 좌변을 전개해 보면,
(x – α)(x – β) = x2 – βx – αx + αβ = x2 – (α + β)x + αβ
이므로, 결국 이차방정식은 다음과 같은 형태로 표현됩니다.
x2 – (두 근의 합)x + (두 근의 곱) = 0
이것이 바로 근과 계수의 관계를 이용하여 이차방정식을 세우는 핵심 원리랍니다! 두 근의 합과 곱만 알면 x2의 계수가 1인 이차방정식을 바로 만들 수 있죠.
예시: 두 수 2와 5를 근으로 하고 x2의 계수가 1인 이차방정식을 세워봅시다.
두 근의 합: 2 + 5 = 7
두 근의 곱: 2 \times 5 = 10
따라서 구하는 이차방정식은 x2 – (7)x + (10) = 0, 즉 x2 – 7x + 10 = 0 입니다.
(또는 (x-2)(x-5)=0을 전개해도 같은 결과를 얻을 수 있어요!)
🌟 이차항의 계수가 1이 아닐 때는 어떻게 할까요?
개념정리 50-2: x2의 계수 a를 곱해주기!
만약 두 수 α, β를 근으로 갖고, x2의 계수가 1이 아닌 어떤 상수 a (a \neq 0)인 이차방정식을 만들어야 한다면 어떻게 할까요?
방법은 간단해요! 일단 x2의 계수가 1인 이차방정식 x2 – (α + β)x + αβ = 0을 만든 후, 이 식의 양변에 a를 곱해주면 된답니다.
그러면 다음과 같은 이차방정식을 얻을 수 있어요:
a\{x2 – (α + β)x + αβ\} = 0
또는, 처음부터 a(x-\alpha)(x-\beta)=0 으로 시작해서 전개해도 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
예시: 두 수 –3⁄2과 1⁄3을 근으로 하고 x2의 계수가 6인 이차방정식을 세워봅시다. (PDF 예시 활용)
1. 두 근의 합: (-3⁄2) + (1⁄3) = (-9⁄6) + (2⁄6) = –7⁄6
2. 두 근의 곱: (-3⁄2) \times (1⁄3) = –3⁄6 = –1⁄2
3. x2의 계수가 1인 이차방정식: x2 – (-7⁄6)x + (-1⁄2) = 0
⇒ x2 + 7⁄6x – 1⁄2 = 0
4. x2의 계수가 6이 되도록 양변에 6을 곱해요:
6(x2 + 7⁄6x – 1⁄2) = 6 \times 0
6x2 + 7x – 3 = 0
(만약 계수가 분수로 구해지면, 일반적으로 양변에 분모의 최소공배수를 곱하여 계수를 정수로 만들어 답합니다. )
🧐 개념확인 문제: 이차방정식 직접 만들기!
이제 배운 내용을 바탕으로 주어진 조건에 맞는 이차방정식을 직접 만들어봅시다!
다음 조건을 만족시키는 이차방정식을 구하시오. (PDF Check 문제 활용)
- 두 수 2 + √5, 2 – √5를 근으로 하고 x2의 계수가 1인 이차방정식
- 두 수 1 + i, 1 – i를 근으로 하고 x2의 계수가 1인 이차방정식 (단, i = √-1)
정답 및 해설:
이차방정식은 x2 – (두 근의 합)x + (두 근의 곱) = 0 꼴로 세웁니다.
-
두 근: 2 + √5, 2 – √5
두 근의 합: (2 + √5) + (2 – √5) = 4
두 근의 곱: (2 + √5)(2 – √5) = 22 – (√5)2 = 4 – 5 = -1 (합차 공식 이용!)
따라서 구하는 이차방정식은 x2 – (4)x + (-1) = 0
x2 – 4x – 1 = 0
-
두 근: 1 + i, 1 – i (서로 켤레복소수 관계네요!)
두 근의 합: (1 + i) + (1 – i) = 2
두 근의 곱: (1 + i)(1 – i) = 12 – i2 = 1 – (-1) = 1 + 1 = 2 (합차 공식 이용!)
따라서 구하는 이차방정식은 x2 – (2)x + (2) = 0
x2 – 2x + 2 = 0
두 근의 합과 곱을 정확히 계산하고, x2 – (합)x + (곱) = 0 공식에 대입하면 어떤 이차방정식이든 만들 수 있어요! 😉
오늘은 두 수를 근으로 하는 이차방정식을 만드는 방법에 대해 배웠습니다. 두 근의 합과 곱을 이용하여 x2 – (두 근의 합)x + (두 근의 곱) = 0이라는 마법 같은 공식을 사용하면 이차방정식을 쉽게 만들 수 있었죠? 또한, 이차항의 계수가 1이 아닐 때는 전체 식에 그 계수를 곱해주면 된다는 것도 알게 되었어요. 이 방법은 이차방정식의 근과 계수의 관계를 반대로 활용하는 것이므로, 두 개념을 함께 이해해두면 더욱 좋답니다! 오늘도 수고 많으셨습니다! 다음 시간에는 이차식을 복소수 범위에서 인수분해하는 방법에 대해 알아보겠습니다. ✨