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02 연립방정식

문서에서 2020 코드엠 수학상 답지 정답 (페이지 64-68)

-9

x+y=8 yy ①

y+z=6 yy ②

z+x=4 yy ③

①+②+③을 하면 2x+2y+2z=18

145 개념 확인

02 연립방정식

07. 여러 가지 방정식

65

유제

5-2

-2x@-5xy+2y@=0 yy ①

xy=4 yy ②

①에서 {2x-y}{x-2y}=0 / y=2x 또는 x=2y

y=2x를 ②에 대입하면 x\2x=4 / x=-j2 y=2x이므로 -x=j2

y=2j2 또는 -x=-j2 y=-2j2 x=2y를 ②에 대입하면 2y\y=4 / y=-j2 x=2y이므로 -x=2j2

y=j2 또는 -x=-2j2 y=-j2

⑵ -x@+xy-2y=-2 yy ①

x@-y@=0 yy ②

②에서 {x+y}{x-y}=0 / y=-x 또는 y=x y=-x를 ①에 대입하면

x@-x@+2x=-2 / x=-1 y=-x이므로 -x=-1

y=1

y=x를 ①에 대입하면 x@+x@-2x=-2 x@-x+1=0 / x=1-j3i

2

y=x이므로

x= 1+j3 i2 y= 1+j3 i2

또는

x= 1-j3 i2 y= 1-j3 i2

147 예제

6

⑴ ( -9

2x+y+z=-2 yy ①

2x+3y-z=-10 yy ②

x-4y+3z=13 yy ③

①+②를 하면 4x+4y=-12

/ x+y=-3 yy ④

①\3-③을 하면 5x+7y=-19 yy ⑤ ④\5-⑤를 하면 -2y=4 / y=-2 y=-2를 ④에 대입하면 x=-1

x=-1, y=-2를 ①에 대입하면 -2-2+z=-2 / z=2

⑵ x, y, a에 대한 연립방정식으로 보고 정리하면

( -9

x+2y-a=0 yy ①

2x+3y-2a=-2 yy ②

2x-y+a=-1 yy ③

①\2-②를 하면 y=2

y=2를 ①에 대입하면 x+4-a=0 yy ④

y=2를 ③에 대입하면 2x-2+a=-1 yy ⑤ ④, ⑤를 연립하여 풀면 x=-1, a=3

유제

6-1

( -9

2x-3y-2z=-2 yy ① x+y+2z=7 yy ② 3x-4y+z=2 yy ③

①+②를 하면 3x-2y=5 yy ④

①+③\2를 하면 8x-11y=2 yy ⑤

④\11-⑤\2를 하면 17x=51 / x=3 x=3을 ④에 대입하면 y=2

x=3, y=2를 ①에 대입하면 6-6-2z=-2 / z=1

유제

6-2

x=1, y=3 z=-2를 주어진 방정식에 각각 대입하면 a+3b-2=5, 1+3b-2c=-2, b+3c+2a=18 정리하면

( -9

a+3b=7 yy ①

3b-2c=-3 yy ②

2a+b+3c=18 yy ③

①\2-③을 하면 5b-3c=-4 yy ④

②\3-④\2를 하면 -b=-1 / b=1 b=1을 ①에 대입하면 a=4

b=1을 ②에 대입하면 c=3

148 예제

7

⑴ x@+y@={x+y}@-2xy이므로 x+y=a, xy=b로 놓으면 주어진 연립방정식은

-a@-2b=5 yy ① b-a=-3 yy ② ②에서 b=a-3을 ①에 대입하면

a@-2{a-3}=5, a@-2a+1=0, {a-1}@=0 / a=1, b=-2

곧, x+y=1, xy=-2이므로 x, y는 이차방정식 t @-t-2=0의 해이다.

{t+1}{t-2}=0에서 이 방정식의 해는 -1 또는 2이므로 -x=-1

y=2 또는 -x=2 y=-1

다른 풀이 x+y=1, xy=-2에서 y=1-x를 xy=-2에 대입하면 x{1-x}=-2, x@-x-2=0

{x+1}{x-2}=0 / x=-1 또는 x=2 y=1-x이므로 -x=-1

y=2 또는 -x=2 y=-1

⑵ -x+y=2 yy ①

x@+y@+xy=k yy ②

①에서 y=2-x를 ②에 대입하면 x@+{2-x}@+x{2-x}=k / x@-2x+4-k=0 yy ③ 이 식의 해가 하나이므로

D

4={-1}@-{4-k}=0 / k=3 이때 ③은 x@-2x+1=0

{x-1}@=0 / x=1 (중근) y=2-x이므로 -x=1

y=1

유제

7-1

x+y=a, xy=b로 놓으면 주어진 연립방정식은 -a@-b=7 yy ①

b+2a=1 yy ②

①+②를 하면 a@+2a=8

a@+2a-8=0, {a+4}{a-2}=0 / a=-4 또는 a=2

a=-4, a=2를 ②에 대입하면 b=9, b=-3

a=-4, b=9, 곧 x+y=-4, xy=9일 때 x, y는 이차방정식 t @+4t+9=0의 해이다.

이 방정식의 해는 -2-12@-93=-2-j5i이므로 -x=-2+j5i

y=-2-j5i 또는 -x=-2-j5i y=-2+j5i

a=2, b=-3, 곧 x+y=2, xy=-3일 때 x, y는 이차방정식 t @-2t-3=0의 해이다.

{t+1}{t-3}=0에서 이 방정식의 해는 -1 또는 3이므로 -x=-1

y=3 또는 -x=3 y=-1

다른 풀이 a=-4, b=9일 때, x+y=-4, xy=9 y=-x-4를 xy=9에 대입하면 x{-x-4}=9, x@+4x+9=0 / x=-2-12@-93=-2-j5i y=-x-4이므로 -x=-2+j5i

y=-2-j5i 또는 -x=-2-j5i y=-2+j5i a=2, b=-3일 때,

x+y=2, xy=-3

y=-x+2이므로 xy=-3에 대입하면 x{-x+2}=-3, x@-2x-3=0

{x+1}{x-3}=0 / x=-1 또는 x=3 y=-x+2이므로 -x=-1

y=3 또는 -x=3 y=-1

유제

7-2

-x+y=k2x@-y@+4x=-2-2k@ yy ①yy ②

①에서 y=k-x를 ②에 대입하면 2x@-{k-x}@+4x=-2-2k@

/ x@+2{k+2}x+k@+2=0

x가 실수이면 y도 실수이므로 이 방정식의 해는 허근이다.

D

4={k+2}@-{k@+2}<0 4k+2<0 / k<-1

2

149 예제

8

x@-2xy+y@+x@-2x+1=0에서 {x-y}@+{x-1}@=0

x-y, x-1은 실수이므로 x-y=0, x-1=0 / x=1, y=1

다른 풀이 x에 대하여 정리하면

2x@-2{y+1}x+y@+1=0 yy ① x가 실수이므로

D

4=9-{y+1}0@-2{y@+1}>0

-y@+2y-1>0, y@-2y+1<0 / {y-1}@<0 y가 실수이므로 y-1=0 / y=1

y=1을 ①에 대입하면 2x@-4x+2=0, {x-1}@=0 / x=1

유제

8-1

⑴ x@+2y@+4x-4y+6=0에서 x@+4x+4+2y@-4y+2=0 / {x+2}@+2{y-1}@=0

x+2, y-1은 실수이므로 x+2=0, y-1=0 / x=-2, y=1

⑵ x에 대하여 정리하면

x@-2{y+1}x+2y@+2=0 yy ① x가 실수이므로

D

4 =9-{y+1}0@-{2y@+2}

=-y@+2y-1=-{y-1}@>0 곧, {y-1}@<0이므로 y=1

y=1을 ①에 대입하면 x@-4x+4=0, {x-2}@=0 / x=2

다른 풀이 ①에서

x@-2{y+1}x+{y+1}@-{y+1}@+2y@+2=0 9x-{y+1}0@+y@-2y+1=0

/ {x-y-1}@+{y-1}@=0

07. 여러 가지 방정식

67

x-y-1, y-1은 실수이므로 x-y-1=0, y-1=0 / x=2, y=1

150 예제

9

⑴ x@-xy=2에서 x{x-y}=2

x, x-y는 정수이므로 가능한 값은 다음 표와 같다.

x 1 2 -1 -2

x-y 2 1 -2 -1

/ -x=1

y=-1, -x=2

y=1, -x=-1

y=1 , -x=-2 y=-1

⑵ 주어진 식의 양변에 6을 더하면 {x-2}{y-3}=8

곱해서 8이 되는 두 정수는 다음 표와 같다.

x-2 1 2 4 8 -1 -2 -4 -8

y-3 8 4 2 1 -8 -4 -2 -1

이 중 x, y가 자연수인 경우를 찾으면 -x=3

y=11, -x=4 y=7, -x=6

y=5, -x=10 y=4

note x-2는 -2보다 큰 정수, y-3은 -3보다 큰 정수임을 이용해도 된다.

⑶ x@-{m-3}x+2m-1=0의 두 근을 a, b {a<b}라 하면 근과 계수의 관계에서

a+b=m-3 yy ① ab=2m-1 yy ② ①\2-②를 하면

2a+2b-ab=-5, ab-2a-2b=5 / {a-2}{b-2}=5+4=9

a, b가 정수이므로 가능한 값은 다음 표와 같다.

a-2 1 3 9 -1 -3 -9

b-2 9 3 1 -9 -3 -1

a-2<b-2이므로 -a=3

b=11, -a=5

b=5, -a=-1

b=-1, -a=-7 b=1 ①에서 m=a+b+3이므로 정수 m의 값은 17, 13, 1, -3

유제

9-1

⑴ y@-2xy-9=0에서 y{y-2x}=9 y, y-2x는 정수이므로 가능한 값은 다음 표와 같다.

y 1 3 9 -1 -3 -9

y-2x 9 3 1 -9 -3 -1

/ -x=-4 y=1 , -x=0

y=3, -x=4 y=9, -x=4

y=-1, -x=0

y=-3, -x=-4 y=-9

⑵ 주어진 식의 양변에서 4를 빼면 {x+2}{y-2}=-4

x+2, y-2가 정수이므로 가능한 값은 다음 표와 같다.

x+2 1 2 4 -1 -2 -4

y-2 -4 -2 -1 4 2 1

/ -x=-1 y=-2, -x=0

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

y=6 , -x=-4

y=4 , -x=-6 y=3 note xy-2x+2y=0에서

x{y-2}+2y=0, x{y-2}+2{y-2}=-4 / {x+2}{y-2}=-4

유제

9-2

x@+{m-2}x+m+3=0의 두 근을 a, b {a<b}라 하면 근과 계수의 관계에서

a+b=-m+2 yy ① ab=m+3 yy ②

①+②를 하면

a+b+ab=5 / {a+1}{b+1}=6 a, b가 정수이므로 가능한 값은 다음 표와 같다.

a+1 1 2 3 6 -1 -2 -3 -6

b+1 6 3 2 1 -6 -3 -2 -1

a+1<b+1이므로 -a=0

b=5, -a=1

b=2, -a=-4

b=-3, -a=-7 b=-2

①에서 m=2-{a+b}이므로 m=-3, -1, 9, 11 따라서 구하는 자연수 m의 값은 9, 11이다.

151 예제

10

A

B

D C

G E 2x

2y y

7

7 4

4

x

직각삼각형 AGE에서 4x@+y@=16 yy ① 직각삼각형 BDG에서 x@+4y@=49 yy ② 직각삼각형 ABG에서 4x@+4y@=ABZ @ yy ③

①+②를 하면 5x@+5y@=65

/ x@+y@=13 yy ④

④를 ③에 대입하면 ABZ @=4\13 / ABZ=2j13k 또 ①-④를 하면 3x@=3 / x=1 (∵ x>0) x=1을 ④에 대입하면 y@=12 / y=2j3 (∵ y>0) 따라서 A에서 그은 중선의 길이는 3x=3이고,

B에서 그은 중선의 길이는 3y=6j3이다.

유제

10-1

원의 반지름의 길이를

x`cm y`cm r`cm

r`cm라 하면

pr@=6p / r=j6 (∵ r>0) 직사각형의 둘레의 길이가 12`cm이므로 직사각형의 이웃한 두 변의 길이를 x`cm, y`cm라 하면

2{x+y}=12 / x+y=6 yy ① 또 대각선이 원의 지름이므로 x@+y@={2j6}@=24 {x+y}@=x@+y@+2xy에서

6@=24+2xy / xy=6 yy ②

①에서 y=6-x를 ②에 대입하면

x{6-x}=6, x@-6x+6=0 / x=3-j3 y=6-x이므로 -x=3+j3

y=3-j3 또는 -x=3-j3 y=3+j3

따라서 이웃하는 두 변의 길이는 {3-j3} cm, {3+j3} cm이다.

유제

10-2

직각삼각형의 빗변이 아닌 두 변의 길이를 x`cm, y`cm라 하자.

피타고라스 정리에서 x@+y@=13 yy ①

또 빗변이 아닌 두 변의 길이를 각각 1`cm 늘인 후 직각삼각형의 넓이가 처음의 2배가 되었으므로

2\1

2\x\y=1

2\{x+1}\{y+1}

2xy=xy+x+y+1

/ xy-{x+y}-1=0 yy ②

①에서 {x+y}@-2xy=13이므로 x+y=a, xy=b라 하면

a@-2b=13 yy ③

②에서 b-a-1=0, 곧 b=a+1이므로 ③에 대입하면 a@-2{a+1}=13, a@-2a-15=0

{a+3}{a-5}=0 / a=-3 또는 a=5 그런데 a는 두 변의 길이의 합이므로 양수이다.

/ a=5, b=6

곧, x+y=5, xy=6이므로 x, y는 이차방정식 t @-5t+6=0의 해이다.

{t-2}{t-3}=0에서 이 방정식의 해는 2 또는 3이므로 -x=2

y=3 또는 -x=3 y=2

따라서 구하는 직각삼각형의 빗변이 아닌 두 변의 길이는 2 cm, 3 cm이다.

01

-2x-3y=14x@+y@=5 yy ①yy ②

①에서 2x=1+3y를 ②에 대입하면 {1+3y}@+y@=5 5y@+3y-2=0, {y+1}{5y-2}=0

/ y=-1 또는 y=2 5 y=-1일 때 x=-1, y=2

5 일 때 x=11 10

/ -x=-1 y=-1 또는

( -9

x=11 10 y=2

5

⑵ -x@-y@=0 yy ① x@+3xy+5y@=27 yy ② ①에서 {x+y}{x-y}=0 / x=-y 또는 x=y

x=-y를 ②에 대입하면 y@-3y@+5y@=27, y@=9 / -x=-3

y=3 또는 -x=3 y=-3

x=y를 ②에 대입하면 y@+3y@+5y@=27, y@=3 / -x=-j3

y=-j3 또는 -x=j3 y=j3

02

( -9

x+y+z=2 yy ①

2x-y-3z=-3 yy ② x+2y+3z=5 yy ③ ②+③을 하면 3x+y=2 yy ④ ①\3+②를 하면 5x+2y=3 yy ⑤

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