중학교 2학년 · 일차함수

입력 하나에 출력 하나, 그리고 변화의 규칙

함수와 일차함수

두 양의 대응 관계에서 함수의 뜻을 확인하고, 일정한 변화율을 가진 일차함수를 표·식·그래프로 연결합니다. 기울기와 절편이 그래프에서 무엇을 뜻하는지도 직접 살펴봅시다.

  • 입력값 하나에 출력값이 하나씩 정해지는 대응을 함수로 판단한다.
  • 일차함수 \(y=ax+b\)에서 기울기 \(a\)와 \(y\)절편 \(b\)의 뜻을 설명한다.
  • 두 점의 좌표를 이용하여 기울기와 일차함수의 식을 구한다.

함수의 뜻

\(x\)의 값 하나를 정했을 때 \(y\)의 값이 오직 하나로 정해지는지 확인합니다.

정의

입력 하나에 출력 하나

두 변수 \(x,y\)에서 \(x\)의 값이 변함에 따라 \(y\)의 값이 오직 하나씩 정해질 때, \(y\)는 \(x\)의 함수라고 합니다.

\(y=f(x)\)

\(f(x)\)는 입력 \(x\)에 대응하는 함숫값을 뜻합니다.

판단 순서

같은 \(x\)를 먼저 살펴보기

  1. 같은 \(x\)가 여러 번 나타나는지 찾습니다.
  2. 그 \(x\)에 서로 다른 \(y\)가 대응하는지 확인합니다.
  3. 서로 다른 \(y\)가 대응하면 함수가 아닙니다.

함수인 대응

각 \(x\)에 \(y\)가 하나씩만 대응합니다.

1 → 32 → 53 → 7

함수가 아닌 대응

같은 \(x=2\)에 두 값이 대응합니다.

1 → 32 → 52 → 7
서로 다른 여러 \(x\)가 같은 \(y\)에 대응하는 것은 가능합니다. 함수인지 판단할 때는 입력 \(x\) 하나에 출력 \(y\)가 몇 개인지를 확인합니다.

함수 상자 \(f(x)=2x+1\)

입력값을 바꾸며 하나의 입력에서 하나의 출력이 정해지는 과정을 확인합니다.

규칙 2를 곱하고 1을 더한다.
출력 \(f(x)\) 3
\(f(1)=2\times1+1=3\)

일차함수의 뜻

\(x\)가 일정하게 변할 때 \(y\)도 일정한 양만큼 변하는 함수를 식으로 나타냅니다.

상황으로 발견하기

처음에 3 L가 든 물통

매분 2 L씩 물을 넣을 때, \(x\)분 뒤 물의 양을 \(y\)L라고 하겠습니다.

시간 \(x\)(분) 01234
물의 양 \(y\)(L) 357911

\(x\)가 1 증가할 때 \(y\)는 2씩 증가하고, \(x=0\)일 때 \(y=3\)입니다. 따라서 \(y=2x+3\)입니다.

일차함수의 관계식

\(y=ax+b \quad (a\ne0)\)

\(a\)는 \(x\)가 1 증가할 때 \(y\)가 변하는 양인 기울기, \(b\)는 \(x=0\)일 때의 값인 \(y\)절편입니다.

\(a=0\)이면 \(y=b\)인 상수함수가 됩니다. 함수이지만 \(x\)에 대한 일차식이 아니므로 중학교에서 정의하는 일차함수 \(y=ax+b\)에는 포함하지 않습니다.

기울기와 \(y\)절편

\(a\)와 \(b\)를 바꾸며 직선의 방향, 기울어진 정도, \(y\)축과 만나는 점을 관찰합니다.

\(y=ax+b\) 기준 \(y=ax\)
\(y=x+2\)

기울기와 절편의 의미를 표시합니다.

대표 기울기

대표 \(y\)절편

평행이동: 실선 \(y=ax+b\)는 점선 \(y=ax\)를 \(y\)축 방향으로 \(b\)만큼 옮긴 그래프입니다.

\(x\) −2−1012
\(y=ax+b\) 0 1 2 3 4
\(a>0\), \(a<0\)

\(a>0\)이면 \(x\)가 증가할 때 \(y\)도 증가하고, \(a<0\)이면 \(y\)는 감소합니다.

\(\lvert a\rvert\)가 클수록

\(x\)가 1 증가할 때 \(y\)의 변화량이 커져 직선이 \(y\)축에 가까워집니다.

\(b\)와 평행이동

\(b\)는 \(y\)절편이며 \(b\)만 바뀌면 기울기가 같은 평행한 직선이 됩니다.

\(a\)의 부호만으로 그래프가 지나는 사분면을 정할 수는 없습니다. 그래프의 위치는 \(y\)절편 \(b\)에도 영향을 받으므로 실제 직선과 두 절편을 함께 확인해야 합니다.

두 점으로 일차함수의 식 구하기

두 점의 좌표에서 기울기를 먼저 구한 뒤 한 점을 대입하여 \(y\)절편을 구합니다.

1단계: 기울기

\(a=\dfrac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\quad(x_1\ne x_2)\)

\(x\)의 증가량에 대한 \(y\)의 증가량의 비입니다.

2단계: \(y\)절편

\(b=y_1-ax_1\)

구한 \(a\)와 한 점의 좌표를 \(y=ax+b\)에 대입합니다.

\(y=2x-1\)

두 점을 지나는 일차함수입니다.

점 P₁
점 P₂

그래프의 두 점을 끌거나 좌표 입력란의 정수를 바꾸어 식이 만들어지는 과정을 확인하세요.

좌표 \(P_1(1,1),\ P_2(2,3)\)
기울기 계산 \(a=\dfrac{3-1}{2-1}=2\)
\(y\)절편 계산 \(b=1-2\times1=-1\)
\(x_1=x_2\)이면 두 점을 지나는 직선은 \(x=c\)인 수직선입니다. 한 \(x\)에 여러 \(y\)가 대응하므로 \(y\)가 \(x\)의 함수인 그래프가 아닙니다.

스스로 확인하기

먼저 해결한 뒤 정답과 풀이를 펼쳐 확인해 보세요.

1. \(x=1\)에 \(y=3\)과 \(y=5\)가 함께 대응한다면 \(y\)는 \(x\)의 함수인가요?
함수가 아닙니다. 하나의 입력 \(x=1\)에 서로 다른 두 출력이 대응하기 때문입니다.
2. 일차함수 \(y=-2x+3\)의 기울기와 \(y\)절편을 말하고 증가·감소를 판단해 보세요.
기울기는 \(-2\), \(y\)절편은 \(3\)입니다. 기울기가 음수이므로 \(x\)가 증가할 때 \(y\)는 감소합니다.
3. 두 점 \((0,-1)\), \((2,3)\)을 지나는 일차함수의 식을 구해 보세요.
기울기는 \(a=\dfrac{3-(-1)}{2-0}=2\)이고 \(x=0\)일 때 \(y=-1\)이므로 \(b=-1\)입니다. 따라서 \(y=2x-1\)입니다.
4. \(y=3x-2\)의 그래프를 \(y\)축 방향으로 6만큼 옮긴 직선의 식은 무엇인가요?
기울기 \(3\)은 그대로이고 \(y\)절편이 \(-2+6=4\)가 되므로 \(y=3x+4\)입니다.