곱셈과 인수분해, 그 전모

Synopsis · Chapter Ⅱ

두 다항식을 곱해 펼치는 일과, 다항식을 두 인수로 묶어내는 일 — 같은 공식을 두 방향으로 읽는 단원이었다. 개념 지도, 6쌍의 핵심 공식, 4가지 자주 하는 실수, 대수학 역사, 10개의 용어, 10항목 체크리스트로 Ⅱ단원을 갈무리한다.

핵심 공식6쌍
주의 사항4개
용어 사전10개
체크리스트10항목
Section · 01

개념 지도

Conceptual Map
Ⅱ. 다항식의 곱셈과 인수분해 Ⅱ-1. 다항식의 곱셈 Ⅱ-2. 인수분해 분배법칙·전개 곱셈공식 4종 활용·식의 값 공통인수 묶기 공식 인수분해 활용·복합 분해 ⇌ same formulas, two directions 식 변형의 자유 → Ⅲ단원 이차방정식 Freedom of Manipulation
Section · 02

6쌍의 핵심 공식 — 양방향으로 읽기

Six Identities · Both Directions
곱셈 방향 ① 분배법칙
$(a+b)(c+d) = ac+ad+bc+bd$
인수분해 방향 — 공통인수
$ax+ay = a(x+y)$
곱셈 방향 ② 합의 제곱
$(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2$
인수분해 방향
$a^2 + 2ab + b^2 = (a+b)^2$
곱셈 방향 ③ 차의 제곱
$(a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2$
인수분해 방향
$a^2 - 2ab + b^2 = (a-b)^2$
곱셈 방향 ④ 합·차의 곱
$(a+b)(a-b) = a^2 - b^2$
인수분해 방향
$a^2 - b^2 = (a+b)(a-b)$
곱셈 방향 ⑤ 두 일차식
$(x+a)(x+b) = x^2 + (a+b)x + ab$
인수분해 방향
$x^2 + (a+b)x + ab = (x+a)(x+b)$
곱셈 방향 ⑥ 일반 일차식
$(ax+b)(cx+d) = acx^2 + (ad+bc)x + bd$
인수분해 방향 (십자곱셈법)
$acx^2 + (ad+bc)x + bd = (ax+b)(cx+d)$
Section · 03

자주 하는 4가지 실수

Four Common Pitfalls
실수 01 · 중간항 누락

$(a+b)^2$ 의 중간 $2ab$

잘못 : (x+3)² = x²+9
옳음 : (x+3)² = x²+6x+9

합의 제곱은 항상 세 항 — 첫째 제곱, 중간 $2ab$, 마지막 제곱.

실수 02 · 합의 제곱 인수분해 오해

$a^2 + b^2$ 는 인수분해 불가

잘못 : x²+9 = (x+3)²
옳음 : x²+9 는 더 이상 분해 안 됨

실수 범위에서 두 양수의 합의 제곱은 인수분해되지 않는다. 차의 제곱만 가능.

실수 03 · 공통인수 누락

먼저 공통인수부터 빼라

잘못 : 2x²-18 = (√2 x+...)... (헤매기)
옳음 : 2x²-18 = 2(x²-9) = 2(x+3)(x-3)

인수분해의 첫 단계는 항상 공통인수 확인. 그 뒤에 공식을 적용한다.

실수 04 · 끝까지 분해 안 함

$x^4-16$ 을 한 번에 멈춤

잘못 : (x²+4)(x²-4) (중단)
옳음 : (x²+4)(x+2)(x-2)

"더 이상 분해할 수 없을 때까지" 진행. $(x^2-4)$ 는 차의 제곱이므로 한 번 더.

Section · 04

대수학의 발자취 — 8개의 순간

Timeline of Algebra
기원전 2000년경

바빌로니아 — 점토판 위의 이차식

점토판에 새겨진 토지 문제들 — 사실상의 이차방정식. 곱과 합으로 두 수 찾기 문제가 이미 등장.

기원후 3세기

디오판토스 — 미지수의 기호화

알렉산드리아의 디오판토스가 『산학(Arithmetica)』에서 미지수를 문자로 표현. 다항식의 기원.

820년

알콰리즈미 — "al-jabr"의 탄생

"흩어진 것을 모으다(al-jabr)" — 식의 변형을 체계화한 최초의 학자. algebra(대수)의 어원.

1545년

카르다노 — 삼차방정식 풀이

이차방정식을 넘어, 삼차·사차 방정식까지 — 인수분해의 한계를 넘는 새로운 방법 등장.

1591년

비에트 — 기호 대수의 완성

모음(미지수)·자음(상수)로 식을 표현, 곱셈공식이 일반화. 현대 대수의 기반.

1637년

데카르트 — 좌표평면과 대수

$(x,y)$ 좌표로 도형을 식으로, 식을 도형으로. 다항식이 곧 곡선의 언어가 됨.

1832년

갈루아 — 군과 인수분해의 한계

5차 이상 방정식의 일반 해의 부재를 증명. 인수분해의 깊이와 한계를 모두 드러냄.

오늘

모든 수학의 기초 언어

다항식 곱셈과 인수분해는 미적분·선형대수·정수론에 이르기까지 — 모든 수학의 공용어.

Section · 05

핵심 용어 10

Glossary
다항식 (polynomial) polynomial

단항식들의 합과 차로 이루어진 식. $3x^2 - 5x + 2$ 같은 형태.

전개 (expansion) expansion

곱의 형태로 표현된 식을 풀어 합의 형태로 만드는 것.

분배법칙 (distributive law) distributive

$a(b+c) = ab+ac$ — 모든 다항식 곱셈의 토대.

곱셈공식 (multiplication formula) identity

자주 사용되는 곱셈 결과를 외우기 쉽게 정리한 항등식.

완전제곱식 (perfect square) perfect square

$(a\pm b)^2$ 의 꼴로 정리되는 삼항식.

인수 (factor) factor

두 식의 곱으로 표현될 때, 곱해진 각각의 식.

인수분해 (factorization) factorization

다항식을 두 인수 이상의 곱으로 표현하는 것.

공통인수 (common factor) GCF

다항식의 모든 항에 공통으로 들어 있는 인수.

십자곱셈법 (cross method) cross multiplication

$acx^2 + (ad+bc)x + bd$ 형 인수분해를 위한 대각선 시도 기법.

치환 (substitution) substitution

반복되는 식을 한 문자로 두어 단순화하는 기법.

Section · 06

대단원 학습 체크리스트

Mastery Checklist · 10 Items

다음 10가지를 모두 체크할 수 있다면, 다음 단원(이차방정식)으로 나아가도 좋다.

완료: 0 / 10
Section · 07

2022 개정 교육과정 성취기준

Curriculum Achievement Standards
9수01-08

다항식의 곱셈과 곱셈공식

다항식의 곱셈을 이해하고, 곱셈공식을 활용해 식을 전개하며 수치 계산에 적용할 수 있다.

9수01-09

인수분해의 뜻과 기법

인수분해의 의미를 알고, 다양한 인수분해 공식을 이용해 다항식을 인수의 곱으로 나타낼 수 있다.

Ⅱ단원 완료

From distributing to factoring · two sides of one truth

알콰리즈미가 "흩어진 것을 모으다"고 명명한 그 행위 — 그것이 바로 인수분해이고, 그 반대가 곱셈이다. 이제 너의 손에서 다항식은 자유롭게 펼쳐지고, 자유롭게 묶인다. 다음 단원에서 이 무기를 들고 이차방정식의 세계로 나아간다.

"Algebra is the metaphysics of arithmetic." — John Ray