078 공통근 찾기: 두 방정식을 동시에 만족하는 비밀의 해! 🔑
안녕하세요, 방정식의 연결고리를 찾는 수학 탐정 친구들! 👋 우리가 연립방정식을 풀 때는 주어진 모든 방정식을 동시에 만족시키는 해를 찾았죠? 오늘은 조금 다른 관점에서, 두 개 이상의 방정식이 주어졌을 때 이들 방정식 모두를 참으로 만드는 공통된 해, 즉 공통근(Common Root)을 찾는 방법에 대해 알아볼 거예요. 공통근은 마치 여러 개의 자물쇠를 동시에 열 수 있는 마스터키와 같답니다! 이 공통근을 찾는 두 가지 주요 전략을 함께 살펴볼까요? 🗝️
📝 핵심만정리: 공통근, 이렇게 찾아요!
- 공통근: 두 개 이상의 방정식을 동시에 만족시키는 미지수의 값.
- 공통근 구하는 방법 (두 방정식 f(x)=0, g(x)=0의 공통근 α를 구할 때):
- 인수분해 이용:
- 각 방정식의 좌변 f(x)와 g(x)를 각각 인수분해해요.
- 두 인수분해 결과에서 공통으로 나타나는 인수를 찾아, 그 인수가 0이 되는 x 값을 구하면 그것이 공통근이에요.
- 최고차항 또는 상수항 소거:
- 공통근을 α라고 놓고 f(α)=0, g(α)=0 두 식을 세워요.
- 두 식을 연립하여 최고차항을 소거하거나 상수항을 소거하여 α에 대한 새로운 방정식을 만들어요.
- 새로 얻은 방정식의 해를 구한 후, 그 해가 원래 두 방정식을 모두 만족시키는지 반드시 확인하여 공통근을 결정해요. (소거 과정에서 무연근이 생길 수 있기 때문!)
- 인수분해 이용:
🤔 공통근이란 무엇일까요? (모두를 만족시키는 해!)
개념정리 78-1: 여러 방정식의 공통된 해답
우리가 두 개 이상의 방정식을 다룰 때, 이 모든 방정식을 동시에 참으로 만드는 특별한 미지수의 값이 존재할 수 있어요. 이러한 값을 바로 그 방정식들의 공통근(Common Root)이라고 부릅니다.
예를 들어,
- 방정식 A: x – 2 = 0 (해는 x=2)
- 방정식 B: x2 – 4 = 0 (해는 x=2 또는 x=-2)
이 두 방정식 A와 B를 동시에 만족시키는 x의 값은 2뿐이죠? 따라서 x=2는 두 방정식 A와 B의 공통근이 됩니다.
공통근을 찾는 것은 연립방정식의 해를 찾는 것과 비슷해 보이지만, 연립방정식은 주어진 모든 식을 동시에 만족시키는 ‘미지수 값들의 쌍(또는 세트)’을 찾는 것이고, 공통근은 각 방정식의 해 중에서 ‘공통으로 겹치는 해’를 찾는다는 점에서 약간의 차이가 있어요. 하지만 결과적으로는 두 개념이 밀접하게 연관되어 있답니다.
🛠️ 공통근 구하는 방법: 두 가지 주요 전략!
개념정리 78-2: 인수분해 또는 소거법 활용!
두 방정식 f(x)=0과 g(x)=0의 공통근을 찾는 대표적인 방법은 다음과 같아요.
1. 인수분해를 이용하는 방법
가장 직접적이고 확실한 방법은 각각의 방정식을 풀어서 해를 모두 구한 다음, 그 해들 중에서 공통으로 포함된 값을 찾는 것이에요. 만약 f(x)와 g(x)가 쉽게 인수분해된다면 이 방법이 매우 편리합니다.
예시: 두 이차방정식 x2 – x – 2 = 0과 x2 + x – 6 = 0의 공통근을 구해봅시다. (PDF 예시)
1. x2 – x – 2 = 0을 인수분해하면 (x-2)(x+1) = 0.
따라서 해는 x=2 또는 x=-1.
2. x2 + x – 6 = 0을 인수분해하면 (x+3)(x-2) = 0.
따라서 해는 x=-3 또는 x=2.
3. 두 방정식의 해 중에서 공통으로 들어있는 값은 2입니다.
따라서 공통근은 x = 2 입니다.
2. 최고차항 또는 상수항을 소거하는 방법
만약 인수분해가 쉽지 않다면, 두 방정식을 연립하여 최고차항을 소거하거나 상수항을 소거하여 새로운 방정식을 만드는 방법을 사용할 수 있어요. 공통근 α는 원래 두 방정식뿐만 아니라, 이렇게 새로 만들어진 방정식도 만족해야 하거든요.
[풀이 단계]
- 공통근을 α라고 놓고, α를 원래 두 방정식에 각각 대입하여 f(α)=0, g(α)=0이라는 두 개의 식을 만들어요.
- 이 두 식을 변끼리 빼거나 더하여 최고차항 또는 상수항을 소거해요. 그러면 α에 대한 더 간단한 방정식을 얻을 수 있어요.
- 새로 얻은 방정식의 해(α의 후보 값)를 구해요.
- (중요!) 구한 α의 후보 값을 원래의 두 방정식에 모두 대입하여 두 방정식을 동시에 만족시키는지 반드시 확인해야 해요. 이 과정을 거치지 않으면 공통근이 아닌 ‘무연근’을 답으로 선택할 수 있답니다!
예시 (최고차항 소거): 두 이차방정식 x2 – x – 2 = 0 (①)과 x2 + x – 6 = 0 (②)의 공통근을 구해봅시다. (PDF 예시)
공통근을 α라 하면,
α2 – α – 2 = 0 ··· (ㄱ)
α2 + α – 6 = 0 ··· (ㄴ)
(ㄱ) – (ㄴ)을 하여 최고차항 α2을 소거하면:
-2α + 4 = 0 ⇒ 2α = 4 ⇒ α = 2.
α=2를 원래 방정식 ①, ②에 대입하여 확인합니다.
①: 22 – 2 – 2 = 4 – 2 – 2 = 0 (성립)
②: 22 + 2 – 6 = 4 + 2 – 6 = 0 (성립)
두 방정식 모두 만족하므로, 공통근은 x = 2 입니다.
예시 (상수항 소거): 두 이차방정식 x2 – x – 2 = 0 (①)과 x2 + x – 6 = 0 (②)의 공통근을 구해봅시다. (PDF 예시)
공통근을 α라 하면,
α2 – α – 2 = 0 ··· (ㄱ)
α2 + α – 6 = 0 ··· (ㄴ)
상수항을 소거하기 위해 (ㄱ)×3 – (ㄴ)×1을 합니다. (최소공배수가 6이므로)
(ㄱ)×3: 3α2 – 3α – 6 = 0
(ㄴ)×1: α2 + α – 6 = 0
두 식을 빼면: (3α2 – α2) + (-3α – α) + (-6 – (-6)) = 0
2α2 – 4α = 0 ⇒ 2α(α – 2) = 0.
따라서 α = 0 또는 α = 2.
각각의 값을 원래 방정식 ①, ②에 대입하여 확인합니다.
– α=0일 때: ① -2 \ne 0 (성립 안 함). ② -6 \ne 0 (성립 안 함). 따라서 α=0은 공통근이 아님.
– α=2일 때: ① 0 = 0 (성립). ② 0 = 0 (성립). 따라서 α=2는 공통근.
공통근은 x = 2 입니다.
🧐 개념확인 (위 예제들로 확인)
위에서 다룬 예시들이 공통근을 찾는 두 가지 방법을 잘 보여주고 있어요. 어떤 방법을 사용하든, 마지막에 구한 근이 원래의 모든 방정식을 만족하는지 확인하는 과정이 매우 중요하답니다!
오늘은 두 개 이상의 방정식을 동시에 만족시키는 특별한 해, ‘공통근’을 찾는 방법에 대해 배웠습니다. 각 방정식을 인수분해하여 공통된 해를 찾거나, 두 방정식을 연립하여 최고차항 또는 상수항을 소거한 후 얻은 해를 원래 방정식에 다시 대입하여 확인하는 방법이 있었죠? 공통근 문제는 연립방정식의 아이디어를 확장한 것이므로, 두 개념을 연결해서 이해하면 더욱 좋을 거예요! 오늘도 수고 많으셨습니다! 다음 시간에는 해가 무수히 많거나 없는 특별한 방정식인 ‘부정방정식’에 대해 알아보겠습니다. 😮