심화 · 개념 하나를 원리부터 · 4단계 중 2
x ≥ y ≥ 5, z ≥ 5이고 1/x+1/y-1/z=1/3을 만족시키는 정수 순서쌍을 모두 찾습니다. 부등식으로 y와 x를 몇 개의 값으로 좁힌 뒤 경우마다 z를 계산합니다.
식·방정식수 체계
내 답
풀이 과정
전략 대수로 바꾸기 — 1/z을 이항하면 좌변은 단위분수 두 개의 합이 되고, 이 합은 1/3보다 커야 합니다. x ≥ y이므로 그 합은 2/y 이하이고, 여기서 y의 범위가 정해집니다. 같은 부등식으로 x의 범위도 정하면 몇 가지 경우만 남습니다.
1STEP 1
식을 바꾸어 1/3과 비교하기
양변에 1/z을 더합니다. 1/z > 0이므로 1/x+1/y은 1/3보다 큽니다.
1/x+1/y=1/3+1/z > 1/3
이렇게 보면 방정식이 x, y만 들어 있는 부등식으로 바뀝니다.
7.EE.B.4Organize Information In More Ways2STEP 2
y의 범위 정하기
x ≥ y > 0이므로 합은 2/y 이하입니다. 따라서 1/3 < 2/y, 즉 y < 6이고 y ≥ 5이므로 y=5입니다.
1/3 < 1/x+1/y ≤ 2/y → y < 6 → y=5
두 단위분수 중 큰 쪽이 합의 절반 이상을 차지해야 합니다.
7.EE.B.4Convert To Algebra이므로 합 은 이하이고, 그 합이 보다 크므로 는 보다 작아야 한다.
왜?
분모가 클수록 전체를 더 많은, 더 작은 조각으로 자르므로 이면 은 보다 크지 않고, 합은 이하이다.
🧱분수는 하나를 똑같이 나눈 몫아래 수는 하나를 똑같이 몇 조각으로 잘랐는지를, 위 수는 그중 몇 조각인지를 말한다 — 그래서 같은 크기 조각은 세기만 하면 더해진다.
왜?
은 합보다 작고 합은 이하이므로 이다.
🧱순서의 추이성첫째가 둘째보다 작고 둘째가 셋째보다 작으면 첫째는 셋째보다 작다 — 둘씩 비교한 것이 하나의 순서로 이어진다.
왜?
은 크기 조각 두 개가 두 개보다 크다는 뜻이고, 이는 일 때만 일어난다.
왜?
분자와 분모를 함께 두 배 해도 이름만 바뀌므로 과 은 같은 양이다.
🧱분자와 분모를 함께 배로 하면 크기가 그대로분수의 분자와 분모에 같은 수를 곱하거나 나누면 이름만 바뀔 뿐이다 — 조각의 크기는 달라져도 가진 양은 그대로다.
왜?
양쪽 조각 수가 같으면 조각이 큰 쪽이 더 크고, 조각이 크다는 것은 전체를 더 적은 수로 잘랐다는 뜻이다.
🧱분수는 하나를 똑같이 나눈 몫아래 수는 하나를 똑같이 몇 조각으로 잘랐는지를, 위 수는 그중 몇 조각인지를 말한다 — 그래서 같은 크기 조각은 세기만 하면 더해진다.
3STEP 3
x의 범위 정하기
부등식에 y=5를 대입합니다.
1/x > 1/3-1/5=2/15 → x < 15/2
x ≥ 5이므로 정수 x는 5, 6, 7입니다.
7.EE.B.4Convert To Algebra4STEP 4
경우마다 z 구하기
방정식에서 1/z=1/x+1/5-1/3=1/x-2/15입니다. 각 x에 대하여 계산합니다.
x=5: 3/15-2/15=1/15; x=6: 5/30-4/30=1/30; x=7: 15/105-14/105=1/105
모두 단위분수가 나오므로 z=15, 30, 105이고 모두 5 이상입니다.
7.NS.A.1Make A Systematic List정답
(5, 5, 15), (6, 5, 30), (7, 5, 105)
하나를 확인해 보면 1/7+1/5-1/105=15/105+21/105-1/105=35/105=1/3입니다. 나머지 둘도 같은 방법으로 성립하고, 세 순서쌍 모두 x ≥ y ≥ 5, z ≥ 5를 만족합니다.
핵심 정리
정수해를 찾는 방정식은 부등식으로 울타리를 쳐서 후보를 몇 개로 줄이면 쉬워져요.
- 식을 바꾸어 1/3과 비교하기
- y의 범위 정하기
- x의 범위 정하기
- 경우마다 z 구하기
다음은 어디로?
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