수학여정 - 문제 분석 리포트

2024년 9월 학력평가 고1 수학 11번 풀이 해설 [이해용/실전용]
문제의 분류공통수학1 · 연립이차부등식 / 이차부등식
난이도

🔍 이해용 풀이

문제
11. 연립부등식 {x2x120x23x+2>0 을 만족시키는 모든 정수 x의 값의 합은? [3점]
① 1    ② 2    ③ 3    ④ 4    ⑤ 5

1. 문제의 요지

이 문제는 두 이차부등식을 각각 풀고 공통 범위를 구하여 조건을 만족하는 정수 해의 합을 계산할 수 있는지를 묻는 문제입니다.

2. 주어진 조건

- x2x120
- x23x+2>0
- x는 정수
주어진 조건

3. 풀이의 순서

이 문제는 각각의 이차부등식을 푼 뒤, 수직선을 이용하여 공통 범위를 구하는 방법으로 풀이합니다.

구체적 풀이 순서는 다음과 같아요.

step1. 첫 번째 이차부등식을 풀어 해를 구합니다.

step2. 두 번째 이차부등식을 풀어 해를 구합니다.

step3. 수직선을 이용하여 두 해의 공통 범위를 찾습니다.

step4. 공통 범위에 속하는 정수를 모두 찾아 합을 계산합니다.

4. 풀이의 도구

- 이차부등식의 해 : 이차방정식 (xα)(xβ)=0 (α<β)의 두 근을 기준으로, (xα)(xβ)0의 해는 αxβ이고, (xα)(xβ)>0의 해는 x<α 또는 x>β입니다.

5. 구체적 풀이

연립부등식은 각각의 부등식을 따로 푼 다음, 두 해를 동시에 만족하는 겹치는 부분을 찾는 것이 핵심이에요. 부등식을 풀 때는 인수분해를 먼저 하고, 부등호의 방향에 따라 해의 범위가 '사이'인지 '바깥'인지 결정하면 됩니다.

step1. 첫 번째 이차부등식 풀기

step 1

첫 번째 부등식 x2x120을 풀어볼게요.

먼저 좌변을 인수분해하면 (x4)(x+3)0이 됩니다.

부등호가 0이므로 해는 두 근 34의 '사이' 범위가 됩니다.

따라서 첫 번째 부등식의 해는 3x4입니다.

step2. 두 번째 이차부등식 풀기

step 2

두 번째 부등식 x23x+2>0을 풀어볼게요.

좌변을 인수분해하면 (x1)(x2)>0이 됩니다.

부등호가 >0이므로 해는 두 근 12의 '바깥' 범위가 됩니다. 이를 1<x<2로 착각하기 쉬우니 조심하세요.

따라서 두 번째 부등식의 해는 x<1 또는 x>2입니다.

step3. 공통 범위 구하기

step 3

이제 두 부등식의 해를 동시에 만족하는 공통 범위를 찾아야 해요.

수직선을 그려서 확인해보면,

3x4의 범위 안에서 x<1인 부분과 x>2인 부분을 찾으면 됩니다.

겹치는 부분을 구하면 3x<1 또는 2<x4가 됩니다.

step4. 정수 해 찾기 및 합 구하기

step 4

우리가 찾은 공통 범위 3x<1 또는 2<x4에 속하는 정수 x를 모두 찾아볼게요.

3x<1에 속하는 정수는 3,2,1,0입니다.

2<x4에 속하는 정수는 3,4입니다.

이 정수들을 모두 더하면,

(3)+(2)+(1)+0+3+4=1이 됩니다.

[정답] 1

⚡ 실전용 풀이

step1. 첫 번째 이차부등식 풀기

x2x120

(x4)(x+3)0

3x4

step2. 두 번째 이차부등식 풀기

x23x+2>0

(x1)(x2)>0

x<1 또는 x>2

step3. 공통 범위 구하기

3x<1 또는 2<x4   --- 수직선을 이용하여 교집합 구함

step4. 정수 해 찾기 및 합 구하기

정수 x=3,2,1,0,3,4

=(3)+(2)+(1)+0+3+4=1

🎯 막힌 이유와 돌파구

🔒 막힌 이유

두 번째 부등식의 해를 구할 때 부등호 방향을 헷갈려 1<x<2로 잘못 구하는 경우.
공통 범위를 구할 때 수직선을 그리지 않고 머릿속으로만 계산하다가 경계값(특히 등호 포함 여부)을 실수하는 경우.

🔑 돌파구

이차부등식 ax2+bx+c>0 (a>0)의 해는 두 근의 바깥 범위(x<α 또는 x>β)임을 기억하고, 부등호 방향에 따른 해의 형태를 정확히 숙지합니다.
연립부등식의 해를 구할 때는 반드시 수직선을 그려서 각 부등식의 해를 표시하고, 겹치는 부분을 시각적으로 확인하여 실수를 방지합니다.

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