수학여정 - 문제 분석 리포트

2024년 9월 학력평가 고1 수학 8번 풀이 해설 [이해용/실전용]
문제의 분류공통수학1 · 이차부등식 / 근과 계수의 관계
난이도

🔍 이해용 풀이

문제
8. x에 대한 이차부등식 x2+ax120의 해가 4xb일 때, 두 상수 a,b에 대하여 ab의 값은?
① -6    ② -5    ③ -4    ④ -3    ⑤ -2

1. 문제의 요지

이 문제는 이차부등식의 해와 이차방정식의 근의 관계를 이해하고, 근과 계수의 관계를 이용하여 미정계수를 구할 수 있는지를 묻는 문제입니다.

2. 주어진 조건

- 이차부등식: x2+ax120
- 부등식의 해: 4xb
- 구하는 값: ab

3. 풀이의 순서

이 문제는 이차부등식의 해와 이차방정식의 근의 관계를 이용하여 미정계수를 구하는 방법으로 풀이합니다.

구체적 풀이 순서는 다음과 같아요.

step1. 이차부등식의 해를 통해 이차방정식의 두 근을 파악합니다.

step2. 근과 계수의 관계를 이용하여 b의 값을 구합니다.

step3. 근과 계수의 관계를 이용하여 a의 값을 구하고, 최종적으로 ab를 계산합니다.

4. 풀이의 도구

- 이차부등식의 해와 이차방정식의 근 : 이차항의 계수가 양수인 이차부등식 f(x)0의 해가 αxβ이면, 이차방정식 f(x)=0의 두 근은 α,β이다.

- 이차방정식의 근과 계수의 관계 : 이차방정식 ax2+bx+c=0의 두 근을 α,β라 할 때, α+β=ba, αβ=ca이다.

5. 구체적 풀이

이차부등식의 해가 주어졌을 때, 부등식의 경계값(양 끝값)은 해당하는 이차방정식이 0이 되는 순간, 즉 '두 근'과 같아요. 따라서 부등식 문제를 방정식의 근과 계수의 관계 문제로 바꾸어 생각하면 아주 쉽게 풀 수 있습니다.

step1. 이차방정식의 두 근 파악하기

이차부등식 x2+ax120의 해가 4xb라고 주어졌어요.

부등식의 해의 양 끝값인 4b는 이차방정식 x2+ax12=0의 두 근이 됩니다.

step2. 두 근의 곱을 이용하여 b 구하기

이차방정식 x2+ax12=0에서 두 근이 4b이므로, 근과 계수의 관계 중 '두 근의 곱'을 이용해 볼게요.

두 근의 곱은 121=12가 되어야 하죠.

따라서 (4)×b=12가 성립합니다.

이 식을 풀면 b=3이 됩니다.

부호를 헷갈려서 b=3으로 잘못 계산하지 않도록 조심하세요.

step3. 두 근의 합을 이용하여 a 구하고 정답 도출하기

이제 b=3이라는 것을 알았으니, 두 근은 43입니다.

이번에는 근과 계수의 관계 중 '두 근의 합'을 이용해 볼게요.

두 근의 합은 a1=a가 되어야 합니다.

따라서 (4)+3=a가 성립하죠.

계산하면 1=a이므로, a=1이 됩니다.

마지막으로 우리가 구해야 하는 값은 ab이므로,

ab=13=2가 됩니다.

[정답] ⑤

⚡ 실전용 풀이

step1. 이차방정식의 두 근 파악하기

x2+ax12=0의 두 근이 4,b이다.

step2. 두 근의 곱을 이용하여 b 구하기

(4)×b=12   --- 근과 계수의 관계를 이용

b=3

step3. 두 근의 합을 이용하여 a 구하고 정답 도출하기

(4)+3=a   --- 근과 계수의 관계를 이용

1=aa=1

ab=13=2

🎯 막힌 이유와 돌파구

🔒 막힌 이유

이차부등식의 해가 주어졌을 때, 이 해의 양 끝값이 해당하는 이차방정식의 두 근과 같다는 사실을 연결하지 못해 식을 세우지 못할 수 있습니다.
근과 계수의 관계를 적용할 때 부호를 헷갈려 계산 실수를 할 수 있습니다.

🔑 돌파구

이차부등식 f(x)0의 해가 αxβ라면, 방정식 f(x)=0의 두 근이 α,β임을 떠올려 보세요.
방정식의 두 근을 알게 되었으므로, '근과 계수의 관계'를 이용하면 미지수를 아주 쉽게 구할 수 있습니다.

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