수학여정 - 문제 분석 리포트

2024년 9월 학력평가 고1 수학 23번 풀이 해설 [이해용/실전용]
문제의 분류공통수학1 · 연립일차부등식 / 정수 해의 개수
난이도

🔍 이해용 풀이

문제
23. 연립부등식 {2xx+11x+5<4x2 를 만족시키는 모든 정수 x의 개수를 구하시오. [3점]

1. 문제의 요지

이 문제는 주어진 두 일차부등식을 각각 풀어 공통 범위를 구한 뒤, 그 범위 안에 있는 정수 해의 개수를 셀 수 있는지를 묻는 문제입니다.

2. 주어진 조건

- 2xx+11
- x+5 < 4x-2
- x는 정수
주어진 조건

3. 풀이의 순서

이 문제는 두 개의 일차부등식을 각각 푼 다음, 수직선을 이용해 공통 범위를 찾고 그 안의 정수를 세는 방법으로 풀이합니다.

구체적 풀이 순서는 다음과 같아요.

step1. 첫 번째 부등식을 풀어 x의 범위를 구합니다.

step2. 두 번째 부등식을 풀어 x의 범위를 구합니다.

step3. 두 범위의 공통 부분을 찾고, 그 안에 있는 정수 x의 개수를 구합니다.

4. 풀이의 도구

- 부등식의 성질 : 부등식의 양변에 같은 수를 더하거나 빼도 부등호의 방향은 바뀌지 않습니다. 양수로 나누거나 곱해도 바뀌지 않지만, 음수로 나누거나 곱하면 부등호의 방향이 바뀝니다.

5. 구체적 풀이

연립부등식은 두 부등식을 동시에 만족하는 x의 범위를 찾는 것이 핵심이에요. 각각의 부등식을 따로따로 푼 뒤, 수직선에 두 범위를 그려서 겹치는 부분을 찾으면 쉽게 해결할 수 있습니다.

step1. 첫 번째 부등식 풀기

step 1

첫 번째 부등식 2xx+11을 풀어볼까요?

x가 있는 항은 좌변으로, 숫자는 우변으로 모아줍니다.

우변의 x를 좌변으로 이항하면 부호가 바뀌어서 x가 되죠.

2xx11

계산하면 x11이 됩니다.

step2. 두 번째 부등식 풀기

step 2

두 번째 부등식 x+5<4x2도 같은 방법으로 풀어볼게요.

이번에는 x를 우변으로 넘기는 것이 양수를 유지하기에 편해요.

좌변의 x를 우변으로, 우변의 2를 좌변으로 이항해 봅시다.

5+2<4xx

7<3x

양변을 3으로 나누면 부등호 방향은 그대로 유지되면서 다음과 같이 정리됩니다.

x>73

step3. 공통 범위 구하고 정수 개수 세기

step 3

이제 step1과 step2에서 구한 두 범위를 합쳐서 공통 범위를 찾아야 해요.

수직선을 머릿속에 그려보거나 직접 그려서 두 범위가 겹치는 부분을 확인하는 것이 중요합니다.

공통 범위는 73<x11이 됩니다.

여기서 73213, 즉 약 2.33 정도 되는 값이에요.

따라서 이 범위 안에 들어가는 정수 x3부터 시작합니다.

부등호에 등호가 있는지 없는지 꼼꼼히 확인해야 해요. x>73이므로 2는 포함되지 않고, x11이므로 11은 포함됩니다.

만족하는 정수 x3,4,5,6,7,8,9,10,11입니다.

개수를 세어보면 113+1=9개가 됩니다.

[정답] 9

⚡ 실전용 풀이

step1. 첫 번째 부등식 풀기

2xx+11

x11

step2. 두 번째 부등식 풀기

x+5<4x2

7<3x

x>73

step3. 공통 범위 구하고 정수 개수 세기

73<x11   --- 두 부등식의 공통 범위

73=2.33 이므로

정수 x=3,4,5,,11

개수는 113+1=9

9

🎯 막힌 이유와 돌파구

🔒 막힌 이유

두 일차부등식을 각각 푸는 과정에서 이항이나 부호 처리를 실수할 수 있습니다.
공통 범위를 구한 후, 73이 대략 얼마인지 파악하지 못해 정수 해의 시작값을 잘못 정할 수 있습니다.
정수의 개수를 셀 때, 양끝 값의 포함 여부(등호 유무)를 헷갈려 개수를 잘못 셀 수 있습니다.

🔑 돌파구

각 부등식을 풀 때 x항은 한쪽으로, 상수항은 다른 쪽으로 이항하여 정리합니다.
분수 형태의 경계값은 대략적인 소수 값으로 바꾸어 수직선 위에 표시해 보면 정수 해를 찾기 쉽습니다.
a<xb 형태에서 정수 개수를 셀 때는 직접 손가락으로 세어 확인하거나, 양끝 값이 정수일 때의 개수 세는 공식을 활용해 보세요.

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