논공 고2수학과외







치환 변수의 범위가 답을 가른 지수방정식
논공에서 대구과외 수업을 진행하며 확인한 오답은 계산보다 첫 판단에서 시작됐다. 학생은 반복되는 2x를 치환했지만, 새 변수의 조건을 적지 않아 불가능한 근을 그대로 답에 포함했다.
최종 답에서 원인 역추적하기
문제는 다음과 같다.
22x − 5·2x + 4 = 0
22x=(2x)2이므로 t=2x로 두면 식은
t2 − 5t + 4 = 0
가 된다. 인수분해하면 (t−1)(t−4)=0이므로 t=1 또는 t=4이다.
치환식 옆에 조건을 함께 기록하기
하지만 지수식 2x는 모든 실수 x에서 항상 양수이므로
t=2x > 0
라는 조건이 반드시 따라온다. 이번 문제의 두 근 1, 4는 모두 양수이므로 둘 다 허용된다.
원래 식으로 돌아가 최종 확인
- 2x=1이면 x=0
- 2x=4이면 x=2
따라서 해는 x=0, 2이다. 실제로 x=0이면 1−5+4=0, x=2이면 16−20+4=0이므로 원래 식도 만족한다.
새 문제에서 같은 판단 적용하기
예를 들어 32x − 10·3x + 9 = 0에서도 u=3x>0로 두면
u2−10u+9=(u−1)(u−9)=0이다. 두 근 모두 양수이므로 3x=1, 9에서 x=0, 2를 얻는다.
반대로 치환한 이차방정식에서 음수 근이 나오면 계산 결과처럼 보여도 지수식으로 되돌릴 수 없다. 치환의 핵심은 문자를 바꾸는 데서 끝나지 않고, 그 문자가 가질 수 있는 범위를 끝까지 유지하는 데 있다.