명장동 고1수학과외







명장동 고1수학과외, 사차방정식의 후보 해를 원식으로 확인한 과정
명장동에서 고1 수학을 공부하던 학생은 사차방정식의 인수분해까지는 해냈지만, 정답 후보를 고르는 단계에서 멈췄다. 변형된 식에서 나온 값을 그대로 해로 적고 원래 식에 대입하지 않아, 후보 중 일부가 실제 해인지 구분하지 못한 것이다.
인수분해 결과와 해의 역할을 분리하다
문제는 다음과 같았다.
x⁴ - 5x² + 4 = 0
학생은 x²을 하나의 문자처럼 보고
(x² - 1)(x² - 4) = 0
까지 정리했다. 그러나 여기서 x²=1, x²=4를 곧바로 해로 기록하려 했다. 교정할 때는 각 식의 값이 x 자체인지, x²에 대한 후보인지 표시하게 했다. x²=1에서는 x=±1, x²=4에서는 x=±2로 다시 풀어야 한다는 점을 구분한 것이다.
이후 후보를 원식에 직접 넣어 확인했다. x=2이면 16-20+4=0이고, x=-2도 같은 결과를 얻는다. x=1과 x=-1 역시 1-5+4=0이므로 네 값 모두 원방정식의 해가 된다. 변형식의 결과를 옮기는 데 그치지 않고, 후보의 기호 역할을 확인하는 습관이 생겼다.
문자 위치가 달라진 사차방정식에 적용
다음에는 계수를 문자로 바꾼 식을 제시했다.
x⁴ - (a+1)x² + a = 0
학생은 숫자 문제의 해를 그대로 떠올리지 않고, 먼저
(x²-1)(x²-a)=0
로 구조를 확인했다. 따라서 x²=1 또는 x²=a라는 두 갈래가 생기며, 실수해를 말할 때는 a의 값에 따라 x²=a에서 얻는 해의 존재 여부가 달라질 수 있음을 함께 적었다. 계수의 문자만 바뀐 것이 아니라 해의 개수와 종류가 a에 따라 달라질 수 있다는 점까지 조건에 남겼다.
새로운 식에서는 해의 합과 곱으로 재확인
마지막으로 x⁴-13x²+36=0을 계산하지 않고 검토하게 했다. 인수는
(x²-4)(x²-9)=0
이므로 후보는 x=±2, ±3이다. 학생은 후보를 하나씩 원식에 넣는 대신, 네 해의 합이 0이고 해의 제곱값이 4 또는 9로 나뉘는지 확인했다. 이후 두 인수의 곱을 다시 전개해 x⁴-13x²+36이 되는지 점검하면서, 변형식의 후보와 원방정식의 구조가 일치하는지 독립적으로 판단했다.
부산광역시립명장도서관에서 정리한 풀이 메모에는 “x²의 후보와 x의 해를 구분하고, 계수 조건에 따라 해의 범위를 확인한다”는 문장이 남았다. 이제 학생은 익숙한 인수분해 모양만 보고 답을 확정하지 않고, 기호가 가리키는 대상과 계수 조건을 먼저 살핀다.