청수동 고1수학과외







천안청수고등학교 고1수학과외: 근과 계수의 관계에서 부호를 놓치지 않는 연습
청수동에서 진행한 수업에서 학생은 이차방정식의 두 근을 직접 구하려 하기보다 근과 계수의 관계를 이용해 조건을 처리하려 했다. 그런데 ax²+bx+c=0에서 근의 합을 b/a로 적으면서 부호를 바꾸어 버렸다. 곱은 c/a로 맞게 썼기 때문에 계산은 자연스럽게 이어졌지만, 이후 조건을 대입하자 근의 후보가 실제 방정식의 해가 되지 않았다.
부호가 포함된 관계식을 먼저 고정하다
학생은 계산을 시작하기 전에 두 근을 α, β로 두고 다음 두 관계를 한 줄에 기록했다.
α+β=-b/a, αβ=c/a (a≠0)
그 뒤 문제의 조건을 이 식에 직접 연결했다. 예를 들어 방정식 x²-(m+2)x+2m=0의 두 근을 α, β라 하면 α+β=m+2, αβ=2m이다. 한 근이 다른 근의 두 배라는 조건을 α=2β로 해석하면
2β+β=m+2, 2β²=2m
이므로 m=3β, β²=m을 함께 만족해야 한다. 따라서 β²=3β이고, β=0 또는 3이다. β=0이면 m=0이지만 방정식은 x²-2x=0이 되어 근 0과 2로 조건을 만족한다. β=3이면 m=9이고 방정식은 x²-11x+18=0, 근은 2와 9가 되어 한 근이 다른 근의 두 배가 아니다. 조건을 끝까지 적용하면 가능한 값은 m=0임을 확인할 수 있다.
조건의 표현을 바꾸어 적용하기
다음에는 같은 관계식을 숫자 대입 문제가 아닌 문장형 조건에 사용했다. 두 근 중 큰 근이 작은 근보다 4만큼 크고, 근의 곱이 12라는 조건에서 작은 근을 t, 큰 근을 t+4로 두었다. 그러면
t(t+4)=12
이므로 t²+4t-12=0, 즉 (t-2)(t+6)=0이다. 두 근의 순서를 고려하면 작은 근은 2이고 큰 근은 6이다. 따라서 두 근을 갖는 이차방정식의 관계는 α+β=8, αβ=12로 정리된다.
- 근의 합: 8
- 근의 곱: 12
- 두 근을 근으로 갖는 이차방정식: x²-8x+12=0
새로운 후보를 계수로 되돌려 확인하기
마지막에는 근을 구한 뒤 끝내지 않고, 후보 근으로부터 식을 다시 만들었다. 2와 6을 근으로 두면
(x-2)(x-6)=x²-8x+12
가 된다. 원래 사용한 근의 합과 곱이 각각 8과 12로 돌아오므로 부호와 계수의 대응이 모두 일치한다. 학생은 근의 관계를 외워 대입하는 대신, 조건에서 얻은 근을 다시 계수로 복원하는 방식으로 풀이의 타당성을 확인했다.