수학여정 - 문제 분석 리포트

2023년 9월 학력평가 고1 수학 12번 풀이 해설 [이해용/실전용]
문제의 분류공통수학1 · 이차부등식 / 연립부등식
난이도

🔍 이해용 풀이

문제
12. 연립부등식 {x24x120x24x+4>0 을 만족시키는 모든 정수 x의 개수는? [3점]
① 5    ② 6    ③ 7    ④ 8    ⑤ 9

1. 문제의 요지

이 문제는 두 이차부등식을 각각 풀고 공통부분을 구하여 조건을 만족하는 정수 해의 개수를 찾을 수 있는지를 묻는 문제입니다.

2. 주어진 조건

- x24x120
- x24x+4>0
- x는 정수
주어진 조건

3. 풀이의 순서

이 문제는 각각의 이차부등식을 풀어 해를 구한 뒤, 두 해의 공통부분에 속하는 정수를 찾는 방법으로 풀이합니다.

구체적 풀이 순서는 다음과 같아요.

step1. 첫 번째 이차부등식을 풀어 x의 범위를 구합니다.

step2. 두 번째 이차부등식을 풀어 x의 범위를 구합니다.

step3. 두 범위의 공통부분을 구하고, 그 안의 정수 개수를 셉니다.

4. 풀이의 도구

- 이차부등식의 풀이 : (xα)(xβ)0 (α<β)의 해는 αxβ 입니다.

- 완전제곱식의 부등식 : 실수 A에 대하여 A20이 항상 성립하므로, A2>0의 해는 A0인 모든 실수입니다.

5. 구체적 풀이

연립부등식은 각각의 부등식을 따로 푼 다음, 두 조건을 동시에 만족하는 겹치는 부분을 찾는 것이 핵심이에요. 특히 두 번째 부등식은 완전제곱식 형태가 되는데, 이때 부등호에 등호가 없다는 점을 주의해야 합니다.

step1. 첫 번째 이차부등식 풀기

step 1

첫 번째 부등식 x24x120을 풀어볼게요.

좌변을 인수분해하면 (x6)(x+2)0이 됩니다.

이차식이 0보다 작거나 같으므로, x의 범위는 두 근 사이가 됩니다.

따라서 해는 2x6 입니다.

step2. 두 번째 이차부등식 풀기

step 2

두 번째 부등식 x24x+4>0을 풀어봅시다.

좌변을 인수분해하면 (x2)2>0이 됩니다.

실수를 제곱하면 항상 0보다 크거나 같으므로, (x2)2이 0보다 크려면 x2가 0이 아니어야 합니다.

부등호에 등호가 없으므로 x=2인 경우는 제외해야 한다는 점을 놓치기 쉽습니다.

따라서 이 부등식의 해는 x2인 모든 실수입니다.

step3. 공통부분 구하고 정수 개수 세기

step 3

이제 두 부등식의 해를 동시에 만족하는 공통 범위를 구합니다.

2x6 이면서 x2 이어야 하죠.

이 범위에 들어가는 정수 x를 차례대로 적어보면,

2,1,0,1,3,4,5,6 입니다. (2는 제외되었어요.)

개수를 세어보면 총 8개입니다.

[정답] ④

⚡ 실전용 풀이

step1. 첫 번째 이차부등식 풀기

x24x120

(x6)(x+2)0

2x6

step2. 두 번째 이차부등식 풀기

x24x+4>0

(x2)2>0

x2 인 모든 실수

step3. 공통부분 구하고 정수 개수 세기

2x6 이고 x2

정수 x=2,1,0,1,3,4,5,6

8

🎯 막힌 이유와 돌파구

🔒 막힌 이유

두 번째 부등식 x24x+4>0이 완전제곱식 꼴임을 파악하지 못하거나, (x2)2>0의 해를 '모든 실수'로 착각하여 x=2를 제외하지 않을 수 있습니다.
첫 번째 부등식의 해 2x6에 속하는 정수의 개수를 셀 때, 양끝 값을 포함하는지 헷갈려 개수를 잘못 셀 수 있습니다.

🔑 돌파구

이차식이 완전제곱식으로 인수분해될 때, 부등호가 > 이면 제곱이 0이 되는 순간을 제외한 모든 실수가 해가 됨을 기억합니다.
부등식의 해를 수직선 위에 그려보고, 제외해야 할 점을 확실히 표시한 뒤 정수를 하나씩 셉니다.
(확장 팁) (xa)2>0의 해는 xa인 모든 실수이고, (xa)20의 해는 모든 실수입니다.

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