075 미지수가 2개인 연립이차방정식 풀이: 일차식과 이차식의 만남!

075 미지수가 2개인 연립이차방정식 풀이: 일차식과 이차식의 만남!

075 미지수가 2개인 연립이차방정식 풀이: 일차식과 이차식의 만남! 🧩

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안녕하세요, 방정식의 세계를 넓혀가는 탐험가 친구들! 👋 연립일차방정식은 미지수를 하나씩 소거해서 풀었죠? 오늘은 그보다 조금 더 복잡하지만 흥미로운, 미지수가 2개인 연립이차방정식의 풀이법에 대해 알아볼 거예요. 연립이차방정식은 연립방정식을 이루는 식 중에서 차수가 가장 높은 방정식이 이차방정식인 경우를 말해요. 일차식과 이차식이 만나거나, 이차식과 이차식이 만나는 두 가지 주요 유형이 있답니다. 각 유형별로 어떤 전략을 사용해야 하는지 함께 살펴볼까요? 🧐

📝 핵심만정리: 미지수 2개 연립이차방정식 풀이 전략!

미지수가 2개인 연립이차방정식은 주어진 식의 형태에 따라 다음과 같이 풀어요.

  1. (일차식)=0 과 (이차식)=0 꼴의 연립방정식:
    • ① 일차방정식을 한 미지수에 대하여 정리해요 (예: y = (\text{x에 대한 식})).
    • ② 이 식을 이차방정식에 대입하여 한 미지수에 대한 이차방정식을 만들고 풀어요.
    • ③ 구한 해를 다시 일차식에 대입하여 나머지 미지수의 값을 구해요.
  2. (이차식)=0 과 (이차식)=0 꼴의 연립방정식:
    • ① 두 이차방정식 중 어느 하나가 두 일차식의 곱으로 인수분해되는지 확인해요. (예: AB=0)
    • ② 인수분해된다면, A=0 또는 B=0이라는 두 개의 일차방정식을 얻을 수 있어요.
    • ③ 이 각각의 일차방정식을 다른 하나의 이차방정식과 연립하여 (위 1번 방법처럼) 풀어요.
    • (만약 인수분해되는 식이 없다면 이차항을 소거하거나 상수항을 소거하는 방법을 사용하는데, 이 내용은 다음 특강(076)에서 자세히 다뤄요! )

핵심은 어떻게든 일차방정식을 만들어 대입하는 것이랍니다!

🤔 미지수가 2개인 연립이차방정식이란?

개념정리 75-1: 이차식이 포함된 연립방정식!

미지수가 2개인 연립방정식 중에서, 연립방정식을 이루는 방정식들의 차수가 가장 높은 것이 이차방정식일 때, 이 연립방정식을 미지수가 2개인 연립이차방정식이라고 해요.

일반적으로 다음과 같은 두 가지 형태가 주로 다루어져요:

  • 유형 1: 일차방정식과 이차방정식의 연립
    { (일차식) = 0(이차식) = 0
    예: { x – y = 1x2 + y2 = 5
  • 유형 2: 두 이차방정식의 연립
    { (이차식) = 0(이차식) = 0
    예: { x2 – 3xy + 2y2 = 02x2 + 5xy – y2 = 1

이러한 연립이차방정식의 해는 두 방정식을 동시에 만족시키는 (x, y) 값의 쌍(들)을 의미합니다.

🛠️ 유형 1: (일차식)=0, (이차식)=0 꼴의 풀이

개념정리 75-2: 일차식을 이차식에 ‘쏙’ 대입!

일차방정식과 이차방정식으로 이루어진 연립방정식은 푸는 방법이 명확해요. 바로 대입법을 사용하는 것이죠!

[풀이 단계]

  1. 주어진 일차방정식을 한 미지수에 대하여 정리해요. (예: y = (\text{x에 대한 식}) 또는 x = (\text{y에 대한 식}))
  2. 정리한 일차식을 다른 이차방정식에 대입해요. 그러면 하나의 미지수만 남은 이차방정식이 만들어져요.
  3. 새로 만들어진 이차방정식을 풀어서 한 미지수의 값을 구해요. (해가 두 개 나올 수도 있어요!)
  4. 구한 값을 다시 1단계에서 정리했던 일차식에 대입하여 나머지 미지수의 값을 구해요. (각 해에 대해 짝을 찾아주세요!)

예시: 연립방정식 { y – 3x = 0           ···①2x2 + y2 = 11     ···②을 풀어봅시다. (PDF Approach 예시 (1))

1. ①식에서 y = 3x로 정리할 수 있어요.

2. y=3x를 ②식에 대입하면:

2x2 + (3x)2 = 11

2x2 + 9x2 = 11

11x2 = 11x2 = 1

3. x2 = 1이므로, x = 1 또는 x = -1 입니다.

4. 구한 x 값을 y=3x에 대입하여 y 값을 구해요:

  • x = 1일 때: y = 3(1) = 3
  • x = -1일 때: y = 3(-1) = -3

따라서 해는 { x=1y=3 또는 { x=-1y=-3 입니다. (복호동순으로 x=±1, y=±3)

🛠️ 유형 2: (이차식)=0, (이차식)=0 꼴의 풀이

개념정리 75-3: 인수분해로 일차식을 찾아라!

두 이차방정식으로 이루어진 연립방정식은 한쪽 이차방정식이 두 일차식의 곱으로 인수분해되는 경우에 풀 수 있어요.

[풀이 단계]

  1. 두 이차방정식 중 하나를 선택하여 좌변을 인수분해해요. (예: A \cdot B = 0 꼴로 만듦. 여기서 A, B는 일차식)
  2. A \cdot B = 0이라면, A=0 또는 B=0이라는 두 개의 일차방정식을 얻을 수 있어요.
  3. 각각의 일차방정식(A=0, B=0)을 다른 하나의 원래 이차방정식과 연립하여 풀어요. (이것은 위에서 배운 ‘유형 1’ 풀이법과 같아요!)
  4. 모든 경우에서 나온 해를 종합하여 최종 답을 구해요.

예시: 연립방정식 { x2 – xy – 2y2 = 0     ···①x2 – y – 6 = 0                ···②을 풀어봅시다. (PDF Approach 예시 (2))

1. ①식의 좌변 x2 – xy – 2y2을 인수분해해요:

(x + y)(x – 2y) = 0

2. 따라서 x+y=0 또는 x-2y=0 이라는 두 개의 일차식을 얻어요.

3. 각 경우를 ②식과 연립해서 풀어요:

경우 (i): x+y=0 (즉, y=-x)일 때

y=-x를 ②식 x2 – y – 6 = 0에 대입:

x2 – (-x) – 6 = 0x2 + x – 6 = 0

(x+3)(x-2) = 0. ⇒ x=-3 또는 x=2.

x=-3이면 y=-(-3)=3. 해: (-3, 3)

x=2이면 y=-(2)=-2. 해: (2, -2)

경우 (ii): x-2y=0 (즉, x=2y)일 때

x=2y를 ②식 x2 – y – 6 = 0에 대입:

(2y)2 – y – 6 = 04y2 – y – 6 = 0

근의 공식을 사용하면: y = (-(-1) ± √((-1)2 – 4 \cdot 4 \cdot (-6)))(2 \cdot 4) = (1 ± √(1 + 96))8 = (1 ± √97)8.

y = (1+√97)8이면 x = 2y = (1+√97)4. 해: ((1+√97)4, (1+√97)8)

y = (1-√97)8이면 x = 2y = (1-√97)4. 해: ((1-√97)4, (1-√97)8)

따라서 주어진 연립방정식의 해는 총 4쌍이 됩니다.

인수분해되는 식이 없다면? 🧐

두 이차방정식으로 이루어진 연립방정식에서 어느 한쪽도 쉽게 인수분해되지 않는 경우가 있어요. 이럴 때는 이차항을 모두 소거하거나, 상수항을 소거하여 일차식을 만들어내는 방법을 사용하는데, 이 내용은 다음 특강(076번)에서 더 자세히 배울 예정이에요!

🧐 개념확인 문제 (예제 풀이 복습)

PDF 자료에는 이 주제에 대한 별도의 “Check” 문제가 없지만, 위에서 설명한 두 가지 유형의 예시 풀이가 연립이차방정식을 푸는 핵심적인 과정을 잘 보여주고 있어요. 가장 중요한 것은 주어진 연립방정식의 형태를 파악하고, 어떤 전략(일차식을 이차식에 대입 or 이차식을 인수분해하여 얻은 일차식을 다른 이차식에 대입)을 사용할지 결정하는 것입니다!


오늘은 미지수가 2개인 연립이차방정식을 푸는 방법에 대해 배웠습니다. (일차식)=0과 (이차식)=0 꼴은 일차식을 정리하여 이차식에 대입하는 방법으로, (이차식)=0과 (이차식)=0 꼴은 한쪽 이차식을 인수분해하여 얻은 일차식들을 다른 이차식과 연립하는 방법으로 해결했죠. 핵심은 어떻게든 일차식을 만들어 대입하여 미지수가 하나인 방정식을 만드는 것이랍니다! 연립이차방정식은 그래프의 교점을 찾는 문제 등 다양한 응용으로 이어지니, 풀이 방법을 잘 익혀두세요! 오늘도 수고 많으셨습니다! 다음 시간에는 인수분해되지 않는 두 이차식으로 이루어진 연립방정식의 특별한 풀이법에 대해 알아보겠습니다. 🚀

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