중학교 2학년 · 일차함수

하나의 직선을 함수와 방정식의 두 관점으로 보기

일차함수와 일차방정식

미지수가 2개인 일차방정식의 해를 좌표로 나타내면 직선이 됩니다. 한 직선을 일차함수의 그래프와 일차방정식의 해의 모임으로 연결하고, 두 직선의 교점이 연립방정식의 해가 되는 까닭을 살펴봅시다.

  • 미지수가 2개인 일차방정식의 해와 그래프의 관계를 설명한다.
  • \(ax+by+c=0\)을 \(y=mx+n\) 또는 \(x=k\) 꼴로 나타낸다.
  • 두 직선의 위치 관계로 연립방정식의 해의 개수를 판단한다.

미지수가 2개인 일차방정식과 직선

방정식을 참이 되게 하는 순서쌍 \((x,y)\)를 좌표평면에 나타냅니다.

해의 관점

해 하나는 점 하나가 됩니다

\(ax+by+c=0\)

여기서 (a,b)는 동시에 (0)이 아닙니다. 식을 참이 되게 하는 순서쌍 \((x,y)\)는 그래프 위의 한 점입니다. 모든 해를 나타내면 하나의 직선이 됩니다.

그래프의 관점

\(b\ne0\)이면 일차함수 꼴로 바꿀 수 있습니다

\(y=-\dfrac{a}{b}x-\dfrac{c}{b}\quad(b\ne0)\)

같은 직선을 서로 다른 모양의 식으로 나타낸 것입니다. 기울기는 \(-\dfrac{a}{b}\), \(y\)절편은 \(-\dfrac{c}{b}\)입니다.

\(a\ne0,\ b\ne0\)

기울어진 직선이며 \(y=mx+n\) 꼴로 나타낼 수 있습니다.

\(a=0,\ b\ne0\)

\(y=-\dfrac{c}{b}\)인 수평선입니다. \(x\)의 함수인 그래프입니다.

\(a\ne0,\ b=0\)

\(x=-\dfrac{c}{a}\)인 수직선입니다. \(y\)는 \(x\)의 함수가 아닙니다.

\(a=b=0\)이면 \(c=0\)인지에 따라 모든 순서쌍이 해이거나 해가 없습니다. 어느 경우도 미지수가 2개인 일차방정식은 아닙니다.

계수를 바꾸며 직선 확인하기

\(a,b,c\)를 바꾸고 일반형과 함수 꼴의 관계를 비교합니다.

탐구: \(ax+by+c=0\)의 그래프

슬라이더를 움직이거나 대표 경우를 선택해 직선의 방향과 절편을 관찰하세요.

방정식의 그래프
일차방정식 \(x+y-2=0\)
그래프를 나타내는 식 \(y=-x+2\)
1
1
−2

대표 경우

\(b\ne0\)이므로 \(y=mx+n\) 꼴로 나타낼 수 있습니다.

연립방정식의 해와 두 직선의 교점

두 방정식을 동시에 만족하는 순서쌍은 두 그래프 위에 함께 놓인 점입니다.

공통인 해

두 식을 모두 참이 되게 하는 점

\(\begin{cases} y=m_1x+n_1\\ y=m_2x+n_2 \end{cases}\)

두 직선이 만나는 점의 좌표는 두 방정식의 공통인 해입니다.

그래프로 푸는 순서

교점을 찾고 두 식에 확인합니다

  1. 두 방정식의 그래프를 같은 좌표평면에 그립니다.
  2. 두 직선의 교점 \((x,y)\)를 읽습니다.
  3. 좌표를 두 식에 각각 대입해 모두 성립하는지 확인합니다.

탐구: 직선의 위치와 해의 개수

두 직선의 기울기와 \(y\)절편을 바꾸어 한 점에서 만남, 평행, 일치를 비교하세요.

직선 ① \(y=x+1\)
1
1
직선 ② \(y=-x+3\)
−1
3
직선 ① 직선 ②

교점 \((1,2)\)

해 1개

두 직선이 한 점에서 만나므로 연립방정식의 해는 1개입니다.

두 식의 \(y\)값 \(x+1=-x+3\)
\(x\) 계산 \(x=1\)
\(y\) 계산 \(y=2\)

해의 개수와 두 직선의 위치 관계

두 식을 \(y=mx+n\) 꼴로 나타내고 기울기와 \(y\)절편을 비교합니다.

한 점에서 만남

\(m_1\ne m_2\)이면 두 직선은 한 점에서 만납니다.

해는 1개

서로 평행함

\(m_1=m_2,\ n_1\ne n_2\)이면 두 직선은 만나지 않습니다.

해가 없음

두 직선이 일치함

\(m_1=m_2,\ n_1=n_2\)이면 두 식의 그래프가 같습니다.

해가 무수히 많음
기울기와 \(y\)절편을 비교하려면 먼저 두 방정식을 같은 꼴로 정리해야 합니다. 식의 겉모양이 달라도 정리한 결과가 같으면 같은 직선을 나타낼 수 있습니다.

스스로 확인하기

먼저 해결한 뒤 정답과 풀이를 펼쳐 확인해 보세요.

1. 방정식 \(2x+y-4=0\)을 \(y=mx+n\) 꼴로 나타내고 기울기와 \(y\)절편을 말해 보세요.
\(y=-2x+4\)이므로 기울기는 \(-2\), \(y\)절편은 \(4\)입니다.
2. 방정식 \(3x-6=0\)의 그래프는 어떤 직선이며, \(y\)는 \(x\)의 함수인가요?
\(x=2\)인 수직선입니다. 하나의 \(x=2\)에 여러 \(y\)가 대응하므로 \(y\)는 \(x\)의 함수가 아닙니다.
3. \(y=2x-1\)과 \(y=-x+5\)의 교점과 연립방정식의 해를 구해 보세요.
\(2x-1=-x+5\)에서 \(3x=6\), \(x=2\)입니다. \(y=2\times2-1=3\)이므로 교점과 해는 \((2,3)\)입니다.
4. \(y=-\dfrac12x+3\)과 \(2y=-x-4\)로 이루어진 연립방정식의 해의 개수를 판단해 보세요.
두 번째 식을 정리하면 \(y=-\dfrac12x-2\)입니다. 기울기는 같고 \(y\)절편은 다르므로 두 직선은 평행하고 해는 없습니다.