112 직선의 방정식 일반형: ax+by+c=0은 항상 직선일까?

112 직선의 방정식 일반형: ax+by+c=0은 항상 직선일까?

112 직선의 방정식 일반형: ax+by+c=0은 항상 직선일까? 🤔

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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, ab가 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 = –abx – cb)
    • a \ne 0 이고 b = 0 일 때: ax+c=0 ⇒ x = –ca (y축에 평행한 직선).
    • a = 0 이고 b \ne 0 일 때: by+c=0 ⇒ y = –cb (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 = –abx – cb 가 됩니다.
이것은 기울기가 ab이고 y절편이 cb일반적인 직선 (표준형)을 나타냅니다.

2. a \ne 0 이고 b = 0 일 때

방정식은 ax + c = 0이 되고, x에 대해 정리하면 ax = -c ⇒ x = –ca 가 됩니다.
이것은 y좌표에 관계없이 x좌표가 항상 ca로 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 = –cb 가 됩니다.
이것은 x좌표에 관계없이 y좌표가 항상 cb로 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)

  1. 3x + y – 2 = 0
  2. 2y – 5 = 0
  3. x + 4 = 0

정답 및 해설:

  1. 3x + y – 2 = 0

    y에 대해 정리하면 y = -3x + 2.

    따라서 이 방정식은 기울기가 -3이고 y절편이 2인 직선을 나타냅니다.

  2. 2y – 5 = 0

    2y = 5y = 52.

    따라서 이 방정식은 x축에 평행하고 점 (0, 52)를 지나는 직선을 나타냅니다.

  3. 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. 🗺️

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