수학여정 - 문제 분석 리포트

2024년 9월 학력평가 고1 수학 12번 풀이 해설 [이해용/실전용]
문제의 분류공통수학1 · 다항식 / 인수분해 / 치환
난이도

🔍 이해용 풀이

문제
12. 다항식 (x2+x)(x2+x+2)8(x1)(x+a)(x2+x+b)로 인수분해될 때, 두 상수 a,b에 대하여 a+b의 값은? [3점]
① 3    ② 4    ③ 5    ④ 6    ⑤ 7

1. 문제의 요지

이 문제는 공통부분을 치환하여 다항식을 인수분해하고, 그 결과를 비교하여 미정계수를 구할 수 있는지를 묻는 문제입니다.

2. 주어진 조건

- 다항식 (x2+x)(x2+x+2)8(x1)(x+a)(x2+x+b)로 인수분해된다.
- a,b는 상수이다.

3. 풀이의 순서

이 문제는 공통부분을 치환하여 식을 간단히 한 후 인수분해하는 방법으로 풀이합니다.

구체적 풀이 순서는 다음과 같아요.

step1. 공통부분인 x2+x를 다른 문자로 치환하여 식을 전개합니다.

step2. 치환한 문자에 대한 2차식을 인수분해합니다.

step3. 원래의 식을 대입하고, 추가로 인수분해되는 부분을 끝까지 인수분해합니다.

step4. 주어진 식과 비교하여 상수 a,b의 값을 구하고 a+b를 계산합니다.

4. 풀이의 도구

- 치환 : 복잡한 식에서 공통된 부분을 하나의 문자로 바꾸어 식을 간단하게 만드는 방법입니다.

- 이차식의 인수분해 : x2+(p+q)x+pq=(x+p)(x+q) 꼴을 이용한 인수분해 방법입니다.

5. 구체적 풀이

식을 처음 봤을 때 x2+x가 반복해서 나오는 것을 발견하는 것이 중요해요. 무작정 전개하면 4차식이 되어 복잡해지므로, 반복되는 부분을 하나의 문자로 치환해서 간단한 2차식으로 만들어야겠다는 생각을 먼저 해야 합니다.

step1. 공통부분 치환하기

주어진 다항식 (x2+x)(x2+x+2)8을 보면 x2+x가 반복되고 있어요.

반복되는 부분인 x2+x를 대문자 X로 치환해 봅시다.

그러면 식은 X(X+2)8이 됩니다.

이를 전개하면 X2+2X8이 되죠.

step2. 치환한 식 인수분해하기

이제 X2+2X8을 인수분해해 볼까요?

곱해서 8이 되고 더해서 2가 되는 두 수는 42입니다.

따라서 (X+4)(X2)로 인수분해할 수 있어요.

step3. 원래 식 대입 및 추가 인수분해

이제 X 자리에 원래의 식인 x2+x를 다시 대입해 줍니다.

(x2+x+4)(x2+x2)가 되네요.

여기서 끝났다고 생각하고 멈추면 안 됩니다! 각 괄호 안의 식이 더 인수분해되는지 확인해야 해요.

앞의 괄호 x2+x+4는 더 이상 인수분해되지 않지만, 뒤의 괄호 x2+x2(x+2)(x1)로 한 번 더 인수분해됩니다.

따라서 최종적으로 인수분해된 식은 (x2+x+4)(x+2)(x1)이 됩니다.

step4. 계수 비교하여 답 구하기

우리가 구한 식 (x1)(x+2)(x2+x+4)를 문제에서 주어진 형태인 (x1)(x+a)(x2+x+b)와 비교해 봅니다.

순서를 맞춰보면 a=2, b=4임을 알 수 있어요.

따라서 우리가 구하고자 하는 a+b의 값은 2+4=6입니다.

[정답] ④

⚡ 실전용 풀이

step1. 공통부분 치환하기

x2+x=X로 치환

X(X+2)8=X2+2X8

step2. 치환한 식 인수분해하기

X2+2X8=(X+4)(X2)

step3. 원래 식 대입 및 추가 인수분해

(x2+x+4)(x2+x2)   --- X=x2+x 대입

=(x2+x+4)(x+2)(x1)   --- x2+x2 인수분해

step4. 계수 비교하여 답 구하기

(x1)(x+a)(x2+x+b)와 비교하면

a=2,b=4

a+b=6

🎯 막힌 이유와 돌파구

🔒 막힌 이유

공통부분이 있음에도 불구하고 식을 무작정 전개하여 4차 다항식을 만들면 인수분해가 매우 복잡해져서 막힐 수 있습니다.
치환 후 인수분해를 한 뒤, 원래의 식을 대입하고 나서 추가로 인수분해되는 부분을 놓칠 수 있습니다.

🔑 돌파구

식에서 반복되는 부분인 x2+x를 한 문자로 치환하여 식을 간단한 2차식으로 만들어 인수분해합니다.
치환했던 문자를 원래 식으로 되돌린 후, 각 인수가 더 이상 인수분해되지 않을 때까지 끝까지 확인합니다.
(팁: 치환을 이용한 인수분해 후에는 항상 괄호 안의 식이 더 인수분해되는지 점검하는 습관을 들이세요.)

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