대수 · 이차함수

이차함수

이차함수는 a ≠ 0일 때 f(x) = ax² + bx + c 형태이며 그래프는 포물선입니다. 계수, 꼭짓점, 근을 바꾸며 서로 다른 표현식이 같은 곡선을 어떻게 나타내는지 살펴보세요.

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이 시각화에서 살펴보는 이차함수

이차함수는 a≠0a \ne 0인 함수 f(x)=ax2+bx+cf(x) = ax^2 + bx + c입니다. 그래프는 포물선으로, a>0a > 0이면 위로, a<0a < 0이면 아래로 열립니다. 이 페이지는 하나의 이차함수를 동치인 세 표현식으로 씁니다. 패널 위의 모드 다이얼로 조절할 표현식을 고르면, 그래프를 드래그하거나 조절 장치를 돌릴 때 세 표현식이 함께 바뀝니다.

일반형 · 꼭짓점형 · 인수분해형
y=ax2+bx+c=a(x−h)2+k=a(x−x1)(x−x2)y = ax^2 + bx + c = a(x - h)^2 + k = a(x - x_1)(x - x_2)

각 표현식은 그래프의 한 특징을 보여 줍니다. 일반형에서 cc는 y절편을 나타냅니다. 그래프는 빈 점 (0,c)(0, c)에서 y축을 지나며, 대칭점 (2h,c)(2h, c)가 대칭성을 보여 줍니다. 꼭짓점형은 꼭짓점 (h,k)(h, k)과 대칭축 x=hx = h을 보여 줍니다. 인수분해형은 그래프가 x축과 만나는 근을 보여 줍니다. 실수 범위에서는 판별식이 음수가 아닐 때만 이 형태가 존재합니다.

a, b, c로 구하는 꼭짓점과 근
h=−b2a,k=c−b24a,Δ=b2−4ac,r1,2=−b±Δ2ah = -\frac{b}{2a},\quad k = c - \frac{b^2}{4a},\qquad \Delta = b^2 - 4ac,\quad r_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{\Delta}}{2a}
완전제곱식 만들기: 일반형에서 꼭짓점형으로
ax2+bx+c=a(x2+bax)+c=a(x2+bax+b24a2)−b24a+c=a(x+b2a)2+c−b24a\begin{aligned} ax^2 + bx + c &= a\left(x^2 + \frac{b}{a}x\right) + c \\ &= a\left(x^2 + \frac{b}{a}x + \frac{b^2}{4a^2}\right) - \frac{b^2}{4a} + c \\ &= a\left(x + \frac{b}{2a}\right)^2 + c - \frac{b^2}{4a} \end{aligned}
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살펴볼 점

  • 완전제곱식 만들기는 평행이동과 연결됩니다. 위의 세 단계가 일반형을 꼭짓점형으로 바꾸며, a(x−h)2+ka(x - h)^2 + k는 y=ax2y = ax^2을 x축 방향으로 hh, 위아래로 kk만큼 옮긴 것입니다. 꼭짓점형에서 hh이나 kk을 조절하거나 꼭짓점을 드래그하면 y=ax2y = ax^2과 두 이동을 그립니다.
  • Δ>0\Delta > 0: 실근 두 개. Δ=0\Delta = 0: 중근 하나, 꼭짓점이 축 위에 있습니다. Δ<0\Delta < 0: 실근 없음. 이때 방정식 ax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0은 켤레복소근 두 개를 가지며, 이 그래프 위의 점은 아닙니다.
  • aa는 세 표현식에서 같은 수이며, 포물선의 폭과 열리는 방향을 결정합니다. bb만 바꾼다고 그래프가 단순히 옆으로 움직이지는 않습니다. 꼭짓점은 포물선 y=c−ax2y = c - ax^2를 따라갑니다. aa만 바꾸면 표현식마다 고정되는 것이 다릅니다. 일반형에서는 (0,c)(0, c)와 그곳의 접선 y=bx+cy = bx + c가 고정되어 모든 포물선이 그 점에서 해당 직선에 접하고, 꼭짓점은 직선 y=c+b2xy = c + \tfrac{b}{2}x을 따라갑니다. 꼭짓점형에서는 꼭짓점이 고정됩니다. 인수분해형에서는 근이 고정되고 꼭짓점은 대칭축 위를 움직입니다.
  • 페이지는 정확한 분수로 계산하므로 표현식에 정확한 소수, 분수, 제곱근을 표시합니다. 너무 길어 표시하기 어려운 수는 반올림하고 식에 ≈를 씁니다. 던진 공 장면 외에는 두 축의 축척이 같으며, 다를 때는 그래프에 안내를 표시합니다.
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조작 방법

  • 모드 다이얼로 조절할 표현식을 고릅니다. 일반형에서는 aa, bb, cc를 노브로 설정하고, 꼭짓점형에서는 aa과 꼭짓점 (h,k)(h, k)를, 인수분해형에서는 aa와 두 근을 미세 조절 휠로 설정합니다. 실근이 없으면 인수분해형을 선택할 수 없습니다. 변환 상세를 열면 나머지 두 표현식의 수와 교과서 공식을 볼 수 있습니다.
  • 그래프의 점을 잡으면 그 점에 해당하는 표현식으로 바뀝니다. 꼭짓점을 드래그하면 포물선이 이동합니다. 근은 x축을 따라 움직입니다(aa와 다른 근은 고정됩니다. 다른 근이 무리수면 먼저 소수점 아래 여섯 자리로 나타내며, 눈에 보이지 않을 만큼 작은 변화입니다. 중근을 움직이면 포물선 전체가 옆으로 이동합니다). y절편은 y축을 따라 움직이며 cc만 바뀝니다. 나머지 부분을 드래그하면 화면이 이동합니다. 수를 누르면 소수나 3/4 같은 분수를 입력할 수 있습니다.
  • 발표 모드는 프로젝터용 전체 화면을 엽니다(방향키로 포물선 이동, H로 정답 숨기기. 조절 중인 표현식의 수만 남고, 나머지 두 표현식과 변환식에는 물음표가 표시됩니다).
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