수학여정 - 문제 분석 리포트

2023년 9월 학력평가 고1 수학 5번 풀이 해설 [이해용/실전용]
문제의 분류공통수학1 · 복소수 / 분모의 실수화 / 복소수가 서로 같을 조건
난이도

🔍 이해용 풀이

문제
5. 등식 21i=a+bi를 만족시키는 두 실수 a,b에 대하여 a+b의 값은? (단, i=1) [3점]
① -2    ② -1    ③ 0    ④ 1    ⑤ 2
분모에 허수 i가 있으면 실수 부분과 허수 부분을 바로 비교하기 어렵습니다. 따라서 가장 먼저 해야 할 일은 분모를 실수로 바꾸는 '분모의 실수화'입니다. 분모의 켤레복소수를 곱해주면 합차 공식에 의해 i2=1이 되어 분모가 깔끔한 실수가 됩니다.

step1. 분모의 실수화

좌변의 분모인 1i를 실수로 만들기 위해, 분모와 분자에 1i의 켤레복소수인 1+i를 곱해줍니다.

분모와 분자에 분모의 켤레복소수를 곱하여 분모를 실수로 만드는 것이 문제 해결의 첫걸음입니다.

21i=2(1+i)(1i)(1+i)

분모를 전개하면 합차 공식 (xy)(x+y)=x2y2에 의해 다음과 같이 계산됩니다.

(1i)(1+i)=12i2

i2=1이므로 12i2=1(1)=2가 됩니다. 부호 계산에 주의하세요.

따라서 식은 2(1+i)2 가 되고, 분모와 분자의 2를 약분하면 1+i 가 됩니다.

step2. 복소수가 서로 같을 조건 적용

단계 1에서 좌변을 정리한 결과가 1+i이므로, 주어진 등식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

1+i=a+bi

문제에서 a,b가 실수라고 했으므로, 복소수가 서로 같을 조건에 의해 실수 부분은 실수 부분끼리, 허수 부분은 허수 부분끼리 같아야 합니다.

따라서 a=1, b=1이 됩니다.

step3. a+b의 값 계산

구하고자 하는 값은 a+b이므로, 앞서 구한 ab의 값을 대입하여 더해줍니다.

a+b=1+1=2

따라서 정답은 2입니다.

[정답] ⑤

⚡ 실전용 풀이

step1. 분모의 실수화

21i=2(1+i)(1i)(1+i)

=2(1+i)12i2

=2(1+i)1(1)   --- i2=1이므로

=2(1+i)2

=1+i

step2. 복소수가 서로 같을 조건 적용

1+i=a+bi

a=1,b=1   --- a,b는 실수이므로

step3. a+b의 값 계산

a+b=1+1=2

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