112 직선의 방정식 일반형: ax+by+c=0은 항상 직선일까? 🤔
안녕하세요, 방정식의 형태를 분석하는 친구들! 👋 우리가 지금까지 배운 직선의 방정식들은 x=a, y=b, y=mx+n, y-y1=m(x-x1), x/a + y/b = 1 등 다양한 모습이었죠? 그런데 이 모든 직선의 방정식은 사실 하나의 일반적인 형태로 통합될 수 있답니다! 바로 ax + by + c = 0 꼴이에요. 오늘은 이 직선의 방정식의 일반형에 대해 알아보고, 이 식이 어떤 조건에서 직선을 나타내는지, 그리고 표준형 y=mx+n과의 관계는 무엇인지 함께 살펴볼 거예요. 모든 길은 하나로 통한다! 🛣️
📝 핵심만정리: 직선의 방정식 일반형!
- 직선의 방정식의 일반형: x, y에 대한 일차방정식 ax + by + c = 0 (단, a, b, c는 실수이고, a와 b가 동시에 0은 아니다. 즉, a \ne 0 또는 b \ne 0) 꼴로 나타내는 것을 직선의 방정식의 일반형이라고 해요.
- 일반형이 나타내는 도형:
- a \ne 0 이고 b \ne 0 일 때: 기울기가 -a/b, y절편이 -c/b인 일반적인 직선. (y = –a⁄bx – c⁄b)
- a \ne 0 이고 b = 0 일 때: ax+c=0 ⇒ x = –c⁄a (y축에 평행한 직선).
- a = 0 이고 b \ne 0 일 때: by+c=0 ⇒ y = –c⁄b (x축에 평행한 직선).
결국, a와 b 중 적어도 하나가 0이 아니면, ax+by+c=0은 항상 직선을 나타낸답니다!
🤔 직선의 방정식 일반형이란? (ax+by+c=0)
개념정리 112-1: 모든 직선을 아우르는 형태!
우리가 지금까지 배운 다양한 형태의 직선의 방정식들(표준형 y=mx+n, x축/y축에 평행한 직선 y=b 또는 x=a 등)은 모두 x, y에 대한 일차방정식이었어요.
이 모든 x, y에 대한 일차방정식은 일반적으로 다음과 같은 형태로 나타낼 수 있습니다.
ax + by + c = 0
이때 a, b, c는 실수이고, “a와 b가 동시에 0은 아니다”라는 조건이 매우 중요해요. (즉, a2+b2 \ne 0과 같은 의미). 만약 a=0이고 b=0이라면 c=0이라는 식이 되는데, 이것은 x, y값에 관계없이 항상 성립하거나 (만약 c=0이라면) 항상 모순이 되어 (만약 c \ne 0이라면) 직선을 나타내지 않기 때문이죠.
이렇게 ax+by+c=0 (단, a \ne 0 또는 b \ne 0) 꼴로 표현된 방정식을 직선의 방정식의 일반형이라고 부릅니다.
🚦 일반형 ax+by+c=0이 나타내는 도형: a, b 값에 주목!
개념정리 112-2: a와 b가 0인지 아닌지에 따라 달라지는 모습!
일차방정식 ax+by+c=0이 나타내는 도형은 계수 a와 b의 값에 따라 다음과 같이 세 가지 경우로 나누어 생각할 수 있어요.
1. a \ne 0 이고 b \ne 0 일 때
이 경우, 식을 y에 대해 정리하면 by = -ax – c ⇒ y = –a⁄bx – c⁄b 가 됩니다.
이것은 기울기가 –a⁄b이고 y절편이 –c⁄b인 일반적인 직선 (표준형)을 나타냅니다.
2. a \ne 0 이고 b = 0 일 때
방정식은 ax + c = 0이 되고, x에 대해 정리하면 ax = -c ⇒ x = –c⁄a 가 됩니다.
이것은 y좌표에 관계없이 x좌표가 항상 –c⁄a로 일정한 직선, 즉 y축에 평행한 (x축에 수직인) 직선을 나타냅니다.
3. a = 0 이고 b \ne 0 일 때
방정식은 by + c = 0이 되고, y에 대해 정리하면 by = -c ⇒ y = –c⁄b 가 됩니다.
이것은 x좌표에 관계없이 y좌표가 항상 –c⁄b로 일정한 직선, 즉 x축에 평행한 (y축에 수직인) 직선을 나타냅니다.
결론적으로, a와 b 중 적어도 하나가 0이 아니라면 (a \ne 0 또는 b \ne 0), 방정식 ax+by+c=0은 항상 직선을 나타냅니다.
표준형 y=mx+n vs 일반형 ax+by+c=0 🤔
표준형 y=mx+n은 기울기와 y절편을 바로 알 수 있어 그래프를 그리거나 특징을 파악하기 편리하지만, 한 가지 단점이 있어요. 바로 y축에 평행한 직선(x=k 꼴)을 표현할 수 없다는 점이에요! (왜냐하면 y축에 평행한 직선은 기울기가 정의되지 않기 때문이죠.)
반면에 일반형 ax+by+c=0은 y축에 평행한 직선(b=0일 때)을 포함하여 좌표평면 위의 모든 직선을 나타낼 수 있답니다! 그래서 ‘일반형’이라고 부르는 거예요.
🧐 개념확인 문제: 일반형 그래프 그리기!
이제 배운 내용을 바탕으로 주어진 일차방정식(일반형)이 나타내는 도형을 좌표평면 위에 그려봅시다! (그리는 과정은 생략하고 어떤 직선인지 파악해 볼게요.)
다음 일차방정식이 나타내는 도형을 설명하시오. (PDF Check 문제)
- 3x + y – 2 = 0
- 2y – 5 = 0
- x + 4 = 0
정답 및 해설:
-
3x + y – 2 = 0
y에 대해 정리하면 y = -3x + 2.
따라서 이 방정식은 기울기가 -3이고 y절편이 2인 직선을 나타냅니다.
-
2y – 5 = 0
2y = 5 ⇒ y = 5⁄2.
따라서 이 방정식은 x축에 평행하고 점 (0, 5⁄2)를 지나는 직선을 나타냅니다.
-
x + 4 = 0
x = -4.
따라서 이 방정식은 y축에 평행하고 점 (-4, 0)을 지나는 직선을 나타냅니다.
일반형으로 주어진 직선의 방정식을 표준형으로 바꾸거나, x=k 또는 y=k 꼴로 정리하면 그 직선이 어떤 모양인지 쉽게 알 수 있어요! 😉
오늘은 직선의 방정식을 나타내는 가장 일반적인 형태인 ax+by+c=0에 대해 배웠습니다. 계수 a, b의 값에 따라 이 식이 기울기를 갖는 일반적인 직선, x축에 평행한 직선, 또는 y축에 평행한 직선을 모두 표현할 수 있다는 것을 알게 되었죠? 특히 표준형 y=mx+n으로는 표현할 수 없는 y축에 평행한 직선까지 나타낼 수 있다는 점이 일반형의 중요한 특징이었습니다. 오늘도 수고 많으셨습니다! 다음 시간에는 두 직선의 위치 관계에 대해 알아보겠습니다. 🗺️