1
04 지수
거듭제곱근의 뜻
⑴ a가 실수이고 n이 2 이상의 자연수일 때, 방정식 x« =a를 만족시키는 x를 a의 n제곱근이라 한다.
⑵ a의 n제곱근은 n차 방정식의 근이므로 복소수 범위에서 n개가 존재한다.
2
실수인 거듭제곱근⑴ n이 짝수이고 a가 양수이면, [그림 1]에서 a의 n제곱근 중 실수인 것은 두 개가 있다. 이 중 양수인 것을 « 'a, 음 수인 것을 -« 'a로 나타내고 각각을 a의 양의 n제곱근, a의 음의 n제곱근이라 한다.
⑵ n이 짝수이고 a가 음수이면 a의 n제곱근 중 실수인 것은 존재하지 않는다.
⑶ n이 홀수이면 [그림 2]와 [그림 3]에서 a의 n제곱근 중 실수인 것은 한 개가 있다. 이것을 « 'a로 나타낸다.
⑷ a의 n제곱근 중 실수인 것은 다음과 같다.
3
지수의 확장⑴ 지수가 0 또는 음의 정수인 경우 a+0이고 n이 자연수일 때
① a‚ =1로 정의한다. ② a—« = 로 정의한다.
⑵ 지수가 유리수인 경우
a>0이고, m, n(næ2)이 정수일 때, a:n M:=« "çaμ 으로 정의한다. 특히, a;n!;=« 'a이다.
⑶ 지수가 실수인 경우
a>0이고 x가 무리수일 때, 무리수 x에 한없이 가까워지는 유리수 p에 대하여 aπ 의 값은 어떤 일정한 값에 한없 이 가까워지는데, 그 값을 a≈ 이라 한다.
예를 들면 '2=1.41421356y이므로 1, 1.4, 1.41, 1.414, 1.4142, 1.41421, y과 같이 '2에 한없이 가까워 지는 유리수를 지수로 갖는 수 2⁄ , 21.4, 21.41, 21.414, 21.4142, 21.41421, y은 어떤 일정한 수에 한없이 가까워진다. 이 때, 그 수를 2'2이라 정의한다.
1 a«
4
지수법칙a>0, b>0이고 x, y가 실수일 때, 다음이 성립한다.
⑴ a≈ a¥ =a≈ ±¥ ⑵ a≈ ÷a¥ =a≈ —¥ ⑶ (a≈ )¥ =a≈ ¥
⑷ (ab)≈ =a≈ b≈ ⑸ { }≈ = a≈b≈
a b
y
x [n이 짝수이고 a가 양수인 경우]
O
y=a y=x«
[그림
1
]-'a
n'a
n
y
x [n이 홀수이고 a가 양수인 경우]
O
y=x«
[그림
2
]y=a
'a
n
n이 짝수 « 'a, -« 'a
0 없다
a>0 a=0 a<0
n이 홀수 « 'a 0 « 'a
y
x [n이 홀수이고 a가 음수인 경우]
O y=x«
[그림
3
]y=a
n
'a
유형
1
거듭제곱근의 뜻출제유형
거듭제곱근의 정의에 관한 참, 거짓을 판별하는 문제가 출제된다.출제유형잡기
n이 짝수일 때와 홀수일 때, a가 양수일 때와 음수일 때에 방정식 x« =a의 근 중 실수인 것은 무엇이 며 또 이를 표현하는 기호는 무엇인지 정확히 알고 있어야 한다.거듭제곱근에 대한 설명 중 옳은 것만을보기에서 있는 대로 고른 것은?
0 1
필수유형
실수 a에 대하여 -« "≈a« =« "√(-a)« 이 성립하는 경우를보기 에서 있는 대로 고른 것은? (단, n은 2 이상의 자연수이다.)
|출제의도| 거듭제곱근의 정의를 알고 있는지를 묻는 문제이다.
|풀이|
ㄱ. n=4, a=-3이면
-« "≈a« =-›"√(-3)› =-›"≈3› =-3이고
« "√(-a)« =›"≈3› =3이므로 -« "≈a« +« "√(-a)« (거짓)
ㄴ, ㄷ. n이 홀수이면, «"≈a« 은 방정식 x« =a« 의 근 중 단 하나의 실근 이다. n이 홀수이므로 방정식 x« =a« 의 실근은 x=a뿐이다.
따라서 « "≈a« =a이다.
또, « "√(-a)« 은 방정식 x« =(-a)« 의 근 중 단 하나의 실근이다.
n이 홀수이므로 방정식 x« =(-a)« , 즉 x« =-a« 의 실근은 x=-a뿐이다. 따라서 « "√(-a)« =-a이다.
따라서 n이 홀수이면 a의 부호에 관계없이 -« "ça« =« "√(-a)«
이 성립한다. (참)
그러므로 옳은 것은 ㄴ, ㄷ이다.
⑤
실수 a에 대하여 옳은 것만을보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, n은 2 이상의 자연수이다.)
0 2
거듭제곱근에 대한 설명 중 옳은 것만을보기에서 있는 대로 고른 것은?
0 3
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ
④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
① ㄴ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ
④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ ㄱ. n은 짝수이고 a<0일 때 ㄴ. n은 홀수이고 a>0일 때 ㄷ. n은 홀수이고 a<0일 때
보기
ㄱ. ‹"√(-5)fl 은 방정식 x‹ -5fl =0의 실근이다.
ㄴ. ›"√(-5)° 은 (-5)° 의 음의 네제곱근이다.
ㄷ. fi"√(-5)⁄ ‚ 은 -5의 5제곱근 중 실수인 것을 10제 곱한 것과 같다.
보기
ㄱ. a의 n제곱근 중 실수인 것이 4개인 n이 존재한다.
ㄴ. a+0이고 n이 홀수이면 a « 'a>0이다.
ㄷ. n이 짝수이면 « "≈a¤ =;2N;"ç|a|이다.
보기
① ㄴ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ
④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ
ㄱ. 8의 세제곱근은 64의 6제곱근이다.
ㄴ. 64의 6제곱근 중 실수인 것은 8의 세제곱근 중 실수인 것과 같다.
ㄷ. 512의 9제곱근 중 실수인 것은 8의 세제곱근 중 실수인 것과 같다.
보기
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ
④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
04 지수
29
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정답과풀이 12쪽 유형
2
지수법칙을 이용한 지수의 계산출제유형
지수법칙을 이용하여 주어진 식을 간단히 할 수 있는지를 묻는 계산 문제가 출제된다.출제유형잡기
지수가 자연수에서 정수로, 정수에서 유리수 로, 유리수에서 실수로 확장되면서 a≈ 이 어떻게 정의되는 지 정확히 알고 있어야 하며, 이를 이용한 지수법칙을 명 확히 알고 있어야 한다.필수유형
실수 a가 =-2를 만족시킬 때, 4å +4—å 의 값은?
~3점₩
① ② ③
④ ⑤
~2009년 6월 평가원₩
37 6 26
5
17 4 10
3 5
2
2å +2—å 2å -2—å
|출제의도| 지수법칙을 이용하여 주어진 식을 간단히 할 수 있 는지를 묻는 문제이다.
|풀이|
(2å +2—å )¤ =(2å )¤ +2_2å _2—å +(2—å )¤
=(2¤ )å +2+(2¤ )—å
=4å +2+4—å
(2å -2—å )¤ =(2å )¤ -2_2å _2—å +(2—å )¤
=(2¤ )å -2+(2¤ )—å
=4å -2+4—å
이므로 =-2의 양변을 제곱하면
=4 4å +4—å =x로 놓으면
=4
x+2=4x-8, 3x=10
∴ x=
② 10
3 x+2 x-2 4å +2+4—å 4å -2+4—å
2å +2—å 2å -2—å
›"ç‹'a_ 를 간단히 하면? (단, a>0)
① ‹'a ② ›'a ③ fl'a
④ °'a ⑤ ·'a
‹'a
0 4
›'ax=fl'4일 때,
(x¤ -1)(xfl +x° +x⁄ ‚ +x⁄ ¤ +x⁄ › +x⁄ fl )의 값은?
① 36 ② 48 ③ 60
④ 72 ⑤ 84
0 5
1¥2
'8_
2¥3
'8_
3¥4
'8_y_
9¥10
'8=μ "≈2« 일 때, m+n 의 값은? (단, m, n은 서로소인 자연수이다.)
① 37 ② 36 ③ 35
④ 34 ⑤ 33
0 6
그림과 같이 AB”=AC”이고 BC”=fl'∂128인 삼각형 ABC가 BC”를 지름으로 하는 원에 내접하고 있다. 선분 BC 위의 BD”=‹'4인 점 D에 대하여 선분 AD의 연장선 이 원과 만나는 점을 E라 하자. 이때, 의 값은?
① '2-1 ② ‹'2-1 ③ '3-1
④ ‹'3-1 ⑤ '5-1
D A
B
E C '4
3 6
128
EC”
EB”
0 7
고난도
유형
3
지수 구하기출제유형
주어진 방정식의 지수를 묻는 문제가 출제된다.출제유형잡기
주어진 식을 변형하여 간단히 한 후 지수의 확 장과 지수법칙을 이용한다.필수유형
자연수 a, b에 대하여 두 수 ‹æ≠ 과 fiæ≠ 이 모두 유리 수일 때, a+b의 최솟값은?
① 12 ② 14 ③ 16
④ 18 ⑤ 20
3∫ ±⁄
2å 3∫
2å ±⁄
|출제의도| 거듭제곱근이 유리수가 되기 위한 지수를 구할 수 있는지를 묻는 문제이다.
|풀이|
‹æ≠ 이 유리수이려면 a+1, b가 3의 배수이어야 하고,
fiæ≠ 이 유리수이려면 a, b+1이 5의 배수이어야 한다.
a는 5의 배수, a+1은 3의 배수이므로 a의 최솟값은 5이다.
b는 3의 배수, b+1은 5의 배수이므로 b의 최솟값은 9이다.
따라서 a+b의 최솟값은 5+9=14이다.
② 3∫ ±⁄
2å 3∫
2å ±⁄
실수 x에 대하여 8≈ —⁄ =27일 때, { };[!;+2≈ 의 값은?
① ② ③
④ ⑤ 13
2 11
2
9 2 7
2 5
2
1
0 8
6두 실수 a, b에 대하여 18a=4, 144b=8일 때, - 의 값은?
① 3 ② 2 ③ -1
④ -2 ⑤ -3
3 b 2 a
0 9
서로 다른 세 양수 x, y, z가 다음 조건을 만족시킬 때, + - 1의 값은? (단, m, n, k는 실수이다.)
k 1 n 1 m
10
xyz=6, xμ =(2y)« = 1 =216 (3z)˚
① ② ③
④ ⑤ 4
3 5
4
3 4 2
3 1
3
04 지수
31
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정답과풀이 13쪽 유형
4
지수의 대소출제유형
지수가 유리수인 수의 대소를 묻는 문제가 출제 된다.출제유형잡기
a≈ , a¥ 과 같이 밑이 같도록 통일시킨 다음, 지 수의 확장과 지수법칙을 이용하여 지수의 대소를 비교한 후 주어진 식의 대소를 결정한다.필수유형
a>1인 실수 a에 대하여 øπ"≈a‹ +‹"≈a› -2 ⁄ ¤"≈a⁄ ‡ 을 간단히 하면?
① ‹"≈a¤ -›"≈a‹ ② ›"≈a‹ -‹"≈a¤
③ ‹"≈a› -›"≈afi ④ ‹"≈afi -›"≈afi
⑤ fl"≈afi -fi"≈a›
|출제의도| 지수의 대소를 이용하여 이중근호를 간단히 할 수 있는지를 묻는 문제이다.
|풀이|
øπ"≈a‹ +‹"≈a› -2 ⁄ ¤"≈a⁄ ‡ =øπ"≈a‹ +‹"≈a› -2"√fl"≈a⁄ ‡ 이고 fl"ça⁄ ‡ =a:¡6¶:=a;2#;+;3$;=a;2#;a;3$;="≈a‹ ‹"≈a› 이다.
이때, a>1이므로 "≈a‹ =a;2#;>a;3$;=‹"≈a› 이다.
∴ øπ"≈a‹ +‹"≈a› -2⁄ ¤"≈a⁄ ‡ =ø∑"≈a‹ -ø∑‹"≈a› =›"≈a‹ -‹"≈a¤
②
다음 세 수의 대소 관계를 바르게 나타낸 것은?
11
A=›'3+‹'4, B=‹'3å2, C=›'3+'2
① A<B<C ② A<C<B
③ B<A<C ④ B<C<A
⑤ C<A<B
1보다 큰 두 실수 a, b에 대하여 옳은 것만을보기에서 있는 대로 고른 것은?
12
ㄱ. 'a<‹'b이면 a‹ <b¤ 이다.
ㄴ. ‹"≈a¤ <›"≈b이면 a¤ <b이다.
ㄷ. ›'a<‹"≈b¤ 이면 a<b‹ 이다.
보기
① ㄱ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ
④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
a∫ <bå <1을 만족시키는 두 양수 a, b가 있다. 네 점 A(a∫ , b—å ), B(bå , b—å ), C(bå , a—∫ ), D(a∫ , a—∫ ) 에 대하여 사각형 ABCD의 넓이가 8이고, 긴 변의 길 이가 9일 때, a∫ 의 값은?
① ② ③
④ ⑤ -3(2-'5)
5 -2+'5
2
-2(2-'6) 9 -2+'6
5 -2+'5
9
13
신유형
유형
5
지수의 활용출제유형
실생활과 관련된 지수의 수식을 수학적으로 재구 성한 문제, 이전 학년에서 학습한 내용을 연계하여 묻는 문제 등이 출제된다.출제유형잡기
실생활과 관련된 문제의 경우 주어진 문제에 서 제시된 기호의 정의를 정확히 파악한 후 지수법칙을 이 용하여 문제를 해결한다. 또한, 이전 학년에서 학습한 유 리함수, 삼각함수, 행렬의 기본 성질을 정확히 알고 있어 야 한다.필수유형
양수기로 물을 끌어올릴 때, 펌프의 1분당 회전수 N, 양수량 Q, 양수할 높이 H와 양수기의 비교회전도 S 사이에는 다음 과 같은 관계가 있다고 한다.
S=NQ;2!;H-;4#;
(단, N, Q, H의 단위는 각각 rpm, m‹ /분, m이다.) 펌프의 1분당 회전수가 일정한 양수기에 대하여 양수량이 24, 양수할 높이가 5일 때의 비교회전도를 S¡, 양수량이 12, 양수할 높이가 10일 때의 비교회전도를 S™라 하자. 의 값은?
~3점₩
① 2;4#; ② 2;8&; ③ 2
④ 2;8(; ⑤ 2;4%;
~2010년 9월 평가원₩
S¡
S™
|출제의도| 지수법칙을 이용하여 실생활과 관련된 문제를 풀 수 있는지를 묻는 문제이다.
|풀이|
S=NQ;2!;H-;4#;에서
Q=24, H=5일 때, S¡=N_24;2!;_5-;4#;
Q=12, H=10일 때, S™=N_12;2!;_10-;4#;
∴ =
=
= =2;2!;-{-;4#;}=2;4%;
⑤ 2;2!;
2-;4#;
N_2;2!;_12;2!;_5-;4#;
N_12;2!;_2-;4#;_5-;4#;
N_24;2!;_5-;4#;
N_12;2!;_10-;4#;
S¡
S™
실수 x에 대하여 { }≈ +{ }≈ ±⁄ 은 x=a일 때 최솟값 b를 갖는다. 이때, ab의 값은?
① - ② - ③
-④ ⑤ '3
2 1
2
1 2 '2
2 '3
2
3 4 4
15
3이차함수 y=‹'4x¤ +2'3x+‹'1å6의 최솟값은?
① 2-;3$; ② 2—⁄ ③ 2-;3@;
④ 2;3@; ⑤ 2;3$;
16
당분을 소화시켜 알코올을 생산하는 효모는 생산된 알코올 때문에 죽는다. 200 g의 어떤 효모가 발효하기 시 작한 지 t시간 후의 효모의 양 A(t) g은
A(t)=100(1+r-;5 ˇ0;) (단, 1<r<100)
으로 나타난다고 한다. 발효를 시작한 지 10시간 후의 효모의 양이 5시간 후의 효모의 양의 배가 될 때, r 의 값은?
① { }⁄ ‚ ② { }⁄ ‚ ③ { }⁄ ‚
④ { }⁄ ‚ ⑤ { }¤ ‚6 5 3
2
4 3 5
4 6
5
13 15
14
04 지수
33
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정답과풀이 14쪽
그림과 같이 AB”=‹'4, BC”=›'8, ∠ABC= 인 삼각형 ABC의 넓이는?
① ② ③
④ ⑤ 1
fl"≈2fi 1
›'8
1
‹'4 1
⁄ ¤"≈2‡
1 '2
B C
A
p
;:; 6 '4
3
'8
4
p
18
6 1이 아닌 양의 실수 a에 대하여 이차정사각행렬¶ •의역행렬이존재하지않을때, 의 값은?
(단, mæ2이고, m, n은 자연수이다.)
① ② ③
④ ⑤ 15
16 14
15
13 14 12
13 11
12
n m 'a ‹"≈a¤
›"≈a‹ μ "≈a«
20
3의 네제곱근 중 실수인 것의 개수를 a, -4의 5제곱근 중 실수인 것의 개수를 b라 할 때, 함수 y= 의 점 근선의 방정식은?
① x=-2, y=-1 ② x=-2, y=1
③ x=-2, y=2 ④ x=-1, y=-1
⑤ x=-1, y=1
x+b x+a
17
(40.2)fl 이 a의 n제곱근이 되도록 하는 두 자연수 a,n의 순서쌍 (a, n)의 개수는? (단, 2…n…100)
① 5 ② 10 ③ 15
④ 20 ⑤ 25