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ⅠⅠⅠ 연립방정식 1 연립방정식

문서에서 2020 최상위수학 중2-1 정답 (페이지 44-52)

2x+y=10 x+2y=250 (1, 15), (2, 12), (3, 9), (4, 6), (5, 3) n-1 15

;2#; 2 ⑴ x=1, y=0 ⑵ x=3, y=-1 x=3, y=1 또는 x=-9, y=-5

0 a=-;5!;, b=-;5@; ;5@; a=5, b=13 1 -3

3 x=3, y=-1 x=6, y=2 x=2, y=0 x=1, y=1 x=2, y=-2

3 -3 x=;4%;, y=-;2!;, z=;2&; x=2, y=1, z=3

69~73쪽

주제별 실력다지기

STEP

x, y에 대한 연립방정식 à ax+by+c=0

a'x+b'y+c'=0에 대하여

a a' =b

b' =c c' 인 경우

한 방정식에 적절한 상수를 곱하면 다른 식과 정확히 일치하게 된다.

예를 들어 연립방정식 à 2x+y+3=0 ……`㉠

4x+2y+6=0 ……`㉡의 경우

;4@;=;2!;=;6#;이 성립하고 실제로 ㉠의 양변에 2를 곱한 식은 ㉡과 정확히 일치한다. 따라서 ㉠의 모든 해는 ㉡의 해가 된다. 또한

㉡의 모든 해도 ㉠의 해가 된다. 이때 ㉠의 해는 무수히 많으므로 위의 연립방정식의 해는 무수히 많다.

일반적으로 aa' =b b' =c

c' 인 경우 연립방정식 à ax+by+c=0

a'x+b'y+c'=0의 해는 무수히 많다.

해가 특수한 연립방정식 최상위

NOTE

06

a a' =b

b' + c c' 인 경우

한 방정식에 적절한 상수를 곱해서 x의 계수와 y의 계수를 다 른 식과 일치하도록 만들었을 때, 상수항은 일치하지 않는다.

예를 들어 연립방정식 à 2x+y+2=0 ……`㉠

4x+2y+6=0 ……`㉡의 경우

;4@;=;2!;+;6@;이고 실제로 ㉠의 양변에 2를 곱한 식은

4x+2y+4=0이므로 ㉡과 x의 계수와 y의 계수는 각각 일치 하지만 상수항은 일치하지 않는다. 따라서 ㉠과 ㉡을 동시에 만족하는 x, y는 존재하지 않는다. 즉, 위의 연립방정식의 해 는 없다.

일반적으로 a a' =b

b' + c c' 인 경우 연립방정식 à ax+by+c=0

a'x+b'y+c'=0의 해는 없다.

44 ⅠⅠⅠ 연립방정식

문제 풀이

공책과 볼펜을 사는 데 필요한 돈이 각각 400x원, 200y원이므로

400x+200y=2000

∴ 2x+y=10

(소금의 양)=(농도)

100 _(소금물의 양)이므로 10`%의 소금물 x`g 속의 소금의 양은 ;1Á0¼0;x`g, 20`%의 소금물 y`g 속의 소금의 양은 ;1ª0¼0;y`g 문제의 조건에서 ;1Á0¼0;x+;1ª0¼0;y=25이므로 정리하면 x+2y=250

x가 자연수이므로 주어진 방정식에 x=1, 2, 3, …을 차례로 대입하여 y의 값을 구하면 다음과 같다.

x 1 2 3 4 5 6 7 8

y 15 12 9 6 3 0 -3 -6

그런데 y의 값도 자연수이므로 구하는 해를 순서쌍으로 나 타내면 (1, 15), (2, 12), (3, 9), (4, 6), (5, 3)이다.

x와 y가 자연수이므로 주어진 방정식을 만족하는 해 는 다음과 같다.

x 1 2 3 n-2 n-1

y n-1 n-2 n-3 2 1

따라서 순서쌍 (x, y)의 개수는 n-1이다.

x=1일 때, y+z=6을 만족하는 순서쌍 (y, z)는 (1, 5), (2, 4), (3, 3), (4, 2), (5, 1)의 5개이다.

x=2, 3, 4, 5인 경우도 같은 방법으로 구하면 다음과 같 다.

x 1 2 3 4 5

y+z 6 5 4 3 2

순서쌍 (y, z)의 개수 5 4 3 2 1

따라서 x+y+z=7을 만족하는 순서쌍 (x, y, z)의 개수 는 5+4+3+2+1=15이다.

Ú 2x+my=4의 그래프가 점 (4, -2)를 지나므로 x=4, y=-2를 대입하면

8-2m=4 ∴ m=2

Û 2x+2y=4의 그래프가 점 (2n, 3)을 지나므로 x=2n, y=3을 대입하면

4n+6=4 ∴ n=-;2!;

Ú, Û 에서 m+n=2+{-;2!;}=;2#;

순서쌍 (3, -1)이 ax-y+2=0의 해이므로 x=3, y=-1을 대입하면

3a-(-1)+2=0∴ a=-1

또, 점 (b-2, b)가 -x-y+2=0의 그래프 위에 있으므 로 x=b-2, y=b를 대입하면

-(b-2)-b+2=0, -2b+4=0∴ b=2

⑴ à x+2y=1 ……`㉠

2x+y=2 ……`㉡

㉠-㉡_2를 하면 x+2y=1 ->³4x+³2y=²4

-3x =-3 ∴ x=1 x=1을 ㉡에 대입하면 2+y=2 ∴ y=0

⑵ à 2x-3y=9 ……`㉠

3x+2y=7 ……`㉡

㉠_2+㉡_3을 하면 4x-6y=18 +>³9x+³6y=²21

13x =39 ∴ x=3 x=3을 ㉠에 대입하면 6-3y=9 ∴ y=-1

à |x|+y=4 ……`㉠

x-2y=1 ……`㉡

㉠_2+㉡을 하면 2|x|+x=9 Ú x¾0일 때, 2x+x=9 ∴ x=3

x=3을 ㉠에 대입하면 |3|+y=4 ∴ y=1 Û x<0일 때, -2x+x=9 ∴ x=-9

x=-9를 ㉠에 대입하면 |-9|+y=4 ∴ y=-5 Ú, Û에서 x=3, y=1 또는 x=-9, y=-5

x=1, y=1을 주어진 일차방정식에 대입하면 a+(a-2)+b=0, 2a+b=2 …… ㉠ x=-1, y=2를 주어진 일차방정식에 대입하면 -a+2(a-2)+b=0, a+b=4 …… ㉡

㉠-㉡을 하면 a=-2, b=6

그러므로 주어진 일차방정식은 -2x-4y+6=0

∴ x+2y-3=0

1. 연립방정식 45

따라서 x=3을 x+2y-3=0에 대입하면

ax+by=5 이고 x와 y를 바꿔도 à ay+bx=-2

by+ax=5 이다. 즉, 위의 연립 방정식에서 a와 b를 바꾸는 것은 x와 y를 바꾸는 것과 같다. 따라서 연립 방정식의 해는 x=1, y=2에서 x=2, y=1로 바뀌게 된다.

46 ⅠⅠⅠ 연립방정식

주어진 연립방정식에서 계수가 소수인 일차방정식의 양변에는 10을 곱하고, 계수가 분수인 일차방정식의 양변 에는 분모의 최소공배수인 6을 곱하여 정리하면

à x-2y=5 ……`㉠

2x+3y=3 ……`㉡

㉠_2-㉡을 하면 -7y=7 ∴ y=-1 y=-1을 ㉠에 대입하면 x+2=5 ∴ x=3

두 일차방정식의 양변에 각각 분모의 최소공배수인 6 을 곱하면

à 2x=3y+6 3x+2y=22

즉, à 2x-3y=6 ……`㉠

3x+2y=22 ……`㉡

㉠_2+㉡_3을 하면 13x=78 ∴ x=6 x=6을 ㉠에 대입하면 12-3y=6 ∴ y=2

두 일차방정식의 양변에 각각 분모의 최소공배수인 6 을 곱하면

à 2(x+1)+3y=6 (x+1)-3(y-1)=6 즉, à 2x+3y=4 ……`㉠

x-3y=2 ……`㉡

㉠+㉡을 하면 3x=6 ∴ x=2 x=2를 ㉠에 대입하면 4+3y=4 ∴ y=0

à x+2y+3=2x+3y+1

2x+3y+1=3x+y+2를 정리하면 à x+y=2 ……`㉠

x-2y=-1 ……`㉡

㉠-㉡을 하면 3y=3 ∴ y=1 y=1을 ㉠에 대입하면 x+1=2 ∴ x=1

세 변에 각각 6을 곱하면 3x+3y=2y+4=x-2이므로 à 3x+3y=2y+4

2y+4=x-2

즉, à y=4-3x ……`㉠

x-2y=6 ……`㉡

㉠을 ㉡에 대입하면

x-2(4-3x)=6 ∴ x=2 x=2를 ㉠에 대입하면 y=4-3_2 ∴ y=-2

주어진 연립방정식의 해가 무수히 많으므로

;a!;=;b#;=;2$;

;a!;=;2$;에서 a=;2!;

;b#;=;2$;에서 b=;2#;

∴ 4ab=4_;2!;_;2#;=3

다른 풀이

à x+3y=4

2ax+2by=4에서 두 일차방정식은 일치하므로 2a=1, 2b=3

∴ a=;2!;, b=;2#;

∴ 4ab=3

주어진 연립방정식의 해가 없으므로 a+12 =;3A;+;2#;

a+12 =;3A;에서 3a+3=2a

∴ a=-3

( [{

9

2x-3y=4 ……`㉠

-3y+z=5 ……`㉡

2x+z=6 ……`㉢

㉢-㉡을 하면

2x+3y=1 …… ㉣

㉠+㉣을 하면 4x=5 ∴ x=;4%;

x=;4%; 를 ㉠에 대입하면

;2%;-3y=4 ∴ y=-;2!;

x=;4%; 를 ㉢에 대입하면

;2%;+z=6 ∴ z=;2&;

주어진 식의 각 변끼리 더하면 2(x+y+z)=12

∴ x+y+z=6 …… ㉠

1. 연립방정식 47

x+y=3을 ㉠에 대입하면 3+z=6 ∴ z=3 y+z=4를 ㉠에 대입하면

x+4=6 ∴ x=2 z+x=5를 ㉠에 대입하면 5+y=6 ∴ y=1

x=;2!;, y=-1 -;2(; -;3*; -1 x=;5$;, y=;5&; 23

x=8, y=2 12 -8 x=;2!;, y=;3!; -;4&; a=-;3@;, b=-2

3 -1 a=;5(;, b=-;3$; 9 x=-;4!8!;, y=-;4°8;

3 6 18

74~78쪽

실력 높이기

STEP

문제 풀이

첫 번째 식에는 양변에 100을, 두 번째 식에는 24를 곱하여 계수를 정수로 만들면

à 50x-75y=100

18(x-1)+8(y+1)=-9 즉, à 2x-3y=4 ……`㉠

18x+8y=1 ……`㉡

㉠_9-㉡을 하면 -35y=35 ∴ y=-1 y=-1을 ㉠에 대입하면 2x-3_(-1)=4 ∴ x=;2!;

표현 단계 à 2ax-by=6

3ax-2by=11의 해가 x=-2, y=1이므로 각각을 대입하면

변형 단계 à -4a-b=6 ……`㉠

-6a-2b=11 ……`㉡

풀이 단계 ㉠_2-㉡을 하면 -2a=1 ∴ a=-;2!;

a=-;2!;을 ㉠에 대입하면 2-b=6 ∴ b=-4

확인 단계 ∴ a+b=-;2(;

12와 18의 최대공약수는 6, 최소공배수는 36이므로 연립방정식의 해는 x=6, y=36이다.

서술형

이 값을 연립방정식에 대입하면 à 3a+12b=4 ……`㉠

6a+12b=-8 ……`㉡

㉠-㉡을 하면 -3a=12 ∴ a=-4 a=-4를 ㉠에 대입하면 b=;3$;

∴ a+b=-4+;3$;=-;3*;

à x-2y=a ……`㉠

2x-y=3-a ……`㉡

㉠+㉡을 하면 3x-3y=3

∴ x-y=1 …… ㉢

주어진 연립방정식을 만족하는 x와 y의 값의 합이 5이므로

x+y=5 …… ㉣

㉢+㉣을 하면 2x=6 ∴ x=3, y=2 x=3, y=2를 ㉠에 대입하면

a=3-2_2 ∴ a=-1

방정식 x+y=5에는 미지수 a가 없으므로 연립방정식 à x-2y=a

2x-y=3-a에서 각 변을 더하여 a를 소거한다.

à ax+y=-1 ……`㉠

2x-by=3 ……`㉡

현정이는 ㉠에서 a를 잘못 보고 풀었으므로 현정이가 구한 해인 x=3, y=-3은 ㉡을 만족한다.

따라서 ㉡에 x=3, y=-3을 대입하면 6+3b=3 ∴ b=-1

나연이는 ㉡에서 b를 잘못 보고 풀었으므로 나연이가 구한 48 ⅠⅠⅠ 연립방정식

해인 x=1, y=2는 ㉠을 만족한다.

미지수가 2개인 연립일차방정식의 해가 2개 이상인

x=8, y=-7 -2 a=-1, b=3 -4<a<16

최고 실력 완성하기

STEP 79쪽

문제 풀이

순환소수를 분수로 고치면 á[{

»

;9!0!;x+;9!;y=;1ª0;

;9@;x+;9@0!;y=;9!0#;

즉, à 11x+10y=18 ……`㉠

20x+21y=13 ……`㉡

㉠_20-㉡_11을 하여 풀면 x=8, y=-7

주어진 연립방정식의 해가 무수히 많으려면 -24 =-1

-a = a+2 -2a-4 -24 =-1

-a에서 2a=-4 ∴ a=-2 이때 a+2-2a-4 =-2

4  는 a의 값에 관계없이 성립한다.

∴ a=-2

네 직선이 한 점에서 만나므로 두 직선 à 3x+y=8 ……`㉠

x+3y=8 ……`㉡

의 교점을 나머지 두 직선도 지나야 한다.

㉠-㉡_3에서

-8y=-16 ∴ y=2 y=2를 ㉠에 대입하면 3x+2=8 ∴ x=2

즉, ㉠, ㉡의 교점은 (2, 2)이고 이 점은 두 직선 à ax+by=4

2ax-3by=-22도 지나야 하므로

x=2, y=2를 대입하면 à 2a+2b=4

4a-6b=-22

즉, à a+b=2 ……`㉢

2a-3b=-11 ……`㉣

㉢_2-㉣을 하여 풀면 a=-1, b=3

( [{

9

x+y=10 ……`㉠

y+z=6 ……`㉡

z+x=a ……`㉢

㉠+㉡+㉢을 하면 2(x+y+z)=16+a

∴ x+y+z=8+;2A; …… ㉣

㉣-㉠을 하면 z=;2A;-2

㉣-㉡을 하면 x=2+;2A;

㉣-㉢을 하면 y=8-;2A;

x, y가 양수이므로` 2+;2A;>0이고` 8-;2A;>0 2+;2A;>0에서 a>-4 …… ㉤

8-;2A;>0에서 a<16 …… ㉥

㉤, ㉥을 동시에 만족하는 a의 값의 범위는 -4<a<16

1. 연립방정식 51

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