013 항등식과 방정식: 항상 같을까, 특별할 때만 같을까?

013 항등식과 방정식: 항상 같을까, 특별할 때만 같을까?

013 항등식과 방정식: 항상 같을까, 특별할 때만 같을까? 🤔

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안녕하세요, 수학 탐정이 된 친구들! 👋 우리가 수학 문제를 풀다 보면 등호(=)가 들어간 식, 즉 등식을 아주 많이 만나게 되죠? 그런데 이 등식에는 두 가지 종류가 있다는 사실, 알고 있었나요? 바로 문자에 어떤 값을 넣어도 항상 성립하는 항등식과, 문자에 특별한 값을 넣었을 때만 성립하는 방정식이랍니다. 오늘은 이 두 친구의 정체를 확실하게 밝혀보는 시간을 가질 거예요. 준비됐나요? 🔍

📝 핵심만정리: 항등식 vs 방정식, 한눈에 보기!

등식은 등호(=)를 사용하여 두 수나 식이 서로 같음을 나타낸 식이에요. [cite: 109] 이 등식은 크게 두 가지로 나눌 수 있어요.

  • 항등식 (Identity): [cite: 110]
    • 문자를 포함한 등식에서, 그 문자에 어떤 값을 대입해도 항상 성립하는 등식이에요. [cite: 110]
    • 예: 2(x + 1) = 2x + 2 (좌변을 전개하면 우변과 똑같죠!)
    • “모든 x에 대하여 성립”, “x의 값에 관계없이 항상 성립” 등의 표현이 있다면 항등식일 가능성이 높아요! [cite: 112, 114]
  • 방정식 (Equation): [cite: 111]
    • 문자를 포함한 등식에서, 그 문자에 특별한 값을 대입했을 때만 성립하는 등식이에요. [cite: 111]
    • 예: 2x + 1 = 5 (이 식은 x=2일 때만 성립해요.)
    • 방정식을 참이 되게 하는 특별한 값을 그 방정식의 또는 이라고 하고, 해를 구하는 것을 ‘방정식을 푼다’고 해요.

⚖️ 등식이란 무엇일까요?

개념정리 13-1: 등식의 기본

우리가 수학에서 사용하는 식 중에서 등호(=)를 사용하여 연결된 식을 모두 등식이라고 불러요. [cite: 109] 등호는 왼쪽 변(좌변)과 오른쪽 변(우변)의 값이 같다는 것을 의미하죠.

예를 들어, 3 + 4 = 7도 등식이고, x – 1 = 0도 등식이에요. 심지어 1 = 0처럼 틀린 식도 등호가 사용되었으니 등식의 형태는 갖추고 있지만, ‘거짓인 등식’이라고 말할 수 있겠죠.

중요한 것은, 문자가 포함된 등식은 그 문자의 값에 따라 참이 되기도 하고 거짓이 되기도 한다는 점이에요. 여기서 항등식과 방정식의 차이가 나타난답니다.

🌟 항등식: 언제나 참이 되는 마법의 등식!

개념정리 13-2: 항등식의 성질과 표현

항등식은 식에 포함된 문자에 어떤 값을 대입하더라도 항상 등호가 성립하는, 즉 항상 참이 되는 등식이에요. [cite: 110] 마치 변신 로봇처럼 보이지만 사실은 양쪽이 똑같은 모습을 하고 있는 것과 같아요.

가장 쉬운 예는 좌변과 우변의 모양이 완전히 똑같거나, 한쪽 변을 정리했을 때 다른 쪽 변과 똑같아지는 경우예요.

항등식의 예:

  • 3x + 5x = 8x (좌변을 계산하면 우변과 같죠? x에 어떤 수를 넣어도 항상 성립해요.) [cite: 111]
  • x2 – 1 = (x – 1)(x + 1) (우변을 전개하면 좌변과 같아져요.) [cite: 111]
  • ax + b = 2x – 3x에 대한 항등식이라면, x의 계수끼리, 상수항끼리 같아야 하므로 a=2, b=-3이 되어야 해요.

문제에서 직접 “이것은 항등식이다”라고 말해주지 않아도, 다음과 같은 표현이 있다면 항등식임을 눈치챌 수 있어야 해요! [cite: 112]

  • “모든 x에 대하여 성립하는 등식” [cite: 114]
  • “임의의 x에 대하여 성립하는 등식” [cite: 114]
  • x의 값에 관계없이 항상 성립하는 등식” [cite: 114]
  • “어떤 x의 값에 대하여도 항상 성립하는 등식” [cite: 114]

이런 표현들은 모두 “문자에 어떤 값을 넣어도 괜찮아!”라는 뜻이니, 아하! 항등식이구나! 하고 생각하면 된답니다. [cite: 114]

🎯 방정식: 특별한 값에서만 참이 되는 등식!

개념정리 13-3: 방정식의 성질과 해

방정식은 식에 포함된 문자에 특정한 값을 대입했을 때만 참이 되는 등식이에요. [cite: 111] 마치 비밀번호처럼, 딱 맞는 값을 넣어야만 문이 열리는 것과 같죠.

방정식을 참이 되게 하는 그 특별한 문자의 값을 방정식의 또는 이라고 부르고, 이 해를 찾는 과정을 ‘방정식을 푼다’고 말해요.

방정식의 예:

  • 2x = 6 (x=3일 때만 2 \times 3 = 6으로 참이 돼요. 따라서 x=3은 이 방정식의 해예요.) [cite: 111]
  • x2 – 4 = 0 (x=2 또는 x=-2일 때 참이 돼요. 이 방정식은 해가 두 개네요!)
  • x + y = 5 (x=1, y=4일 때도 참, x=2, y=3일 때도 참… 이렇게 문자가 여러 개면 해가 여러 쌍으로 나올 수 있어요.) [cite: 111]

어떤 등식이 항등식인지 방정식인지 헷갈릴 때는, 식을 최대한 간단히 정리해 보는 것이 좋아요. [cite: 115] 정리했을 때 양변이 완전히 똑같아지면 항등식, 그렇지 않고 x = (숫자) 와 같은 형태로 정리되면 방정식일 가능성이 높답니다.

🧐 개념확인 문제: 항등식일까, 방정식일까?

이제 다음 등식들이 항등식인지 방정식인지 구분해 봅시다!

다음 등식을 항등식과 방정식으로 구분하여 말하시오. (PDF 문제 변형)

  1. 3x – 5 = x + 1
  2. (x – 2)2 = x2 – 4x + 4
  3. 2(x-1) + 3 = 2x + 1

정답 및 해설:

  1. 3x – 5 = x + 1

    이 식을 정리하면 3x – x = 1 + 52x = 6x = 3.

    이 등식은 x=3일 때만 성립하므로 방정식입니다.

  2. (x – 2)2 = x2 – 4x + 4

    좌변 (x – 2)2을 곱셈 공식으로 전개하면 x2 – 2 \cdot x \cdot 2 + 22 = x2 – 4x + 4가 됩니다.

    좌변과 우변이 완전히 같으므로, x에 어떤 값을 대입해도 항상 성립합니다. 따라서 항등식입니다.

  3. 2(x-1) + 3 = 2x + 1

    좌변을 전개하고 정리하면 2x – 2 + 3 = 2x + 1.

    즉, 2x + 1 = 2x + 1 입니다.

    좌변과 우변이 완전히 같으므로, x에 어떤 값을 대입해도 항상 성립합니다. 따라서 항등식입니다.

항등식과 방정식을 구분하는 것은 앞으로 수학 문제를 풀 때 매우 중요해요. 어떤 문자에 대한 항등식이라는 조건이 주어지면, 그 성질을 이용해서 미지의 계수를 결정하는 문제(미정계수법) 등을 풀 수 있답니다! 😉


오늘은 등식의 두 얼굴, 항등식과 방정식에 대해 배웠습니다. 문자에 어떤 값을 넣어도 항상 참이 되는 항등식과, 특정한 값에 대해서만 참이 되는 방정식! 이 둘의 차이를 명확히 이해하는 것이 중요해요. 앞으로 다양한 식을 만날 때마다 “이건 항등식일까, 방정식일까?” 하고 생각해보는 습관을 들여보세요. 수학적 사고력이 쑥쑥 자라날 거예요! 오늘도 수고 많았습니다! 다음 시간에 만나요! 🌟

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