약수와 배수(1) 인수, 약수와 배수






약수와 배수
factors and multiples


"소수를 알면
숫자가 쉽게 보여요"

" having learned prime factors,
any integer looks easy "








정수범위 내에서, 소수 (prime number) 는 더 이상 나누어지지 않는 기초단위라서, 숫자를 이해하는 데 아주 편리합니다.

정수를 소수들의 곱으로 분해해 보면, 숫자들 사이에 공통적인 요소를 쉽게 알아낼 수 있어, 공약수나 공배수를 찾아 내서 영리한 계산을 하는 데에도 큰 도움이 되지요.

2 나 3 과 같은 소인수를 문자라고 간주하면, 숫자도 문자들의 곱으로 이루어진 식으로 생각하고 처리할 수 있어서, 일반적인 원리나 공식을 유도해 내거나 응용력을 향상시킬 수 있습니다.





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예를 들어 14 를 3 으로 나누면 몫이 4 이고 나머지가 2 라고 할 때, 초등 산수에서는 14 ÷ 3 = 4 ⋯ 2 와 같은 표현을 쓰지만, 중학수학부터는 반드시 14 = 3 * 4 + 2 라는 하나의 식으로 나타낼 줄 알아야 합니다.


이 내용을 문자로 일반화시켜 볼까요?

문자나 수학기호만 나오면 멀미(^^)가 난다구요?


처음에는 어렵겠지만, 조금씩 익숙해지면, ‘어쩌면 이렇게 간단하면서도 논리적으로 정교한 언어가 만들어 졌을까’ 하고 경탄하게 될 겁니다. 진정한 수학의 재미는 기호와 문자를 이용한 일반화에 있으니까요.


위에서 예를 들었던 나눗셈을 문자로 일반화시킨다면, 'A 를 0 이 아닌 B 로 나누면, 몫이 Q(quotient)이고, 나머지가 R(remainder)이다' 라고 하고, 식으로는 A = B * Q + R 로 나타낼 수 있습니다. 



이번에는 나누어 떨어지는 경우를 생각해 볼까요?


나누어 떨어진다면, 나머지가 없겠지요?

즉, 문자로 나타내면 R = 0 이니까, 식으로는 A = B x Q 라고 표현할 수 있겠지요?


이렇게 나머지가 없이 나누어 떨어질 때, A 는 B 와 Q 의 곱이니까, A 는 B 또는Q 의 배수라고 합니다. 또, B 와 Q 는 A 의 약수 또는 인수라고 합니다. 



특히, 중학 수학부터는 A, B, Q 가 모두 정수인 경우로 확장됩니다.


예를 들자면, 6 = 2 * 3 = 1 * 6 = (– 2) * (– 3) = (– 1) * (– 6) 이 성립하니까,
1, 2, 3, 6, – 1, – 2, – 3, – 6 은 모두 6 의 약수가 됩니다.


또, – 3 의 경우도 – 3 = 1 x (– 3) = 3 x (– 1) 이 성립하니까,
1, 3, – 1, – 3, 은 모두 – 3 의 약수가 되지요. 




(1) 짝수와 홀수


예를 들어, A = 2Q 라고 표현하면 A가 2 의 배수 즉, 짝수라는 것을 나타내고, A = 2Q – 1 인 경우는 홀수를 나타내는 것입니다.

마찬가지로, 중학 수학부터는 A, Q 가 모두 정수인 경우로 확장되니까, Q 가 0 이거나 음수(–) 인 경우도 포함되므로, 2, 4, 6 ⋯ 만이 아니라, 0, – 2, – 4, – 6 ⋯ 도 짝수라는 점에 주의해야 합니다. 




(2) 소수와 합성수


'소수' 는 1 과 자기자신 이외에는 약수를 갖지 않는, 1 보다 큰 자연수(* 정수가 아니라는 점에 주의) 를 말합니다. 이 소수들은 '합성수' 를 분해해서 보거나, 두 개 이상의 합성수들 사이에서 공통되는 인수를 알아내는 데 아주 유용합니다. 


'합성수' 는 '1 과 자기자신 이외에, 적어도 하나 이상의 다른 양(+) 의 약수를 갖는, 1 보다 큰 자연수' 라고 정의하니까, '1 보다 큰 자연수 중에서 소수가 아닌 수' 라고 말하기도 합니다. 


따라서 자연수는 '1' 과 '소수들' 과 '합성수들' 의 3 가지로만 이루어져 있다고 할 수 있겠지요? 





예를 들어, 90 과 132 는 어떤 공통점을 가지고 있을까요?


90 과 132 를 소수로 분해해 보면 되겠지요? 소인수로 분해하면, 서로 2 와 3 이라는 공통점 즉, 이라는 공통인수(공약수)를 가집니다. 

90 = 2 x 3 x 3 x 5 = 2 x 32 x 5
132 = 2 x 2 x 3 x 11 = 22 x 3 x 11



여기서, (1) 교집합의 개념을 이용해서, 90 그리고(∩) 132 가 동시에 갖고 있는 약수 중에서 가장 큰 것인, 2 x 3 = 6 을 최대공약수(G),


(2) 합집합의 개념을 이용해, 90 또는(∪) 132 를 포함할 수 있는 배수 중에서 가장 작은 것인 22 x 32 x 5 x 11 = 1980 을 최소공배수(L) 라고 하고,

기호로는 G (90, 132) = 6 과 L (90,132) = 1980 와 같이 사용합니다. 



모든 정수를 이렇게 소수로 분해 (소인수분해) 하고 나면, 여러 개의 수 사이의 공약수나 공배수를 찾기가 쉬워서, 공통인수로 약분을 하거나 분배법칙으로 묶어서 계산할 때, 아주 편리합니다. 




예를 들어 계산문제를 한 번 볼까요?

2 나 3 과 같은 소인수를 문자라고 간주하고, 숫자도 문자들의 곱으로 이루어진 식으로 생각해 보세요. 공통인수로 묶거나 약분으로 정리가 모두 끝난 다음, 마지막에만 간단히 계산하면 모든 문제가 너무 쉽고 간편해 지지요.



132 ÷ 18 x 5 – 90 x 11 ÷ 36

= (2 * 2 * 3 * 11) ÷ (2 * 3 * 3) * 5 – (2 * 3 * 3 * 5) * 11 ÷ (2 * 2 * 3 * 3)

= (2 * 2 * 3 * 11 * 5) / (2 * 3 * 3) – (2 * 3 * 3 * 5 * 11) / (2 * 2 * 3 * 3)


약분해 주면

= (2 * 11 * 5) / 3 – (5 * 11) / 2


공통인수를 묶어주면

= 5 * 11 * (2/3 – 1/2)


최소공배수(L)로 분모를 통분하면

= 5 * 11 * (4/6 – 3/6)

= 5 * 11 * 1/6

= 55/6




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영어번역을 함께 보시려면, 아래의 링크를 눌러주세요.

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소수(4) 문자로 표시된 순환소수





문자로 표시된 순환소수
repeating decimals expressed in letter form


" 두자리 수 ab 를 식으로 나타내면 10a + b "
" 2-digit number 'ab ' should be expressed as 10a + b "







중고등수학에서의 상위권 실력을 갖춘다는 것은, 문자로 표시되는 일반화, 추상화, 기호화의 개념을 충분히 익혀서 자기 것으로 만들고, 유사한 문제를 만났을 때, 이 개념들을 이용해, 해결해 나갈 수 있는 응용력을 키우는 것입니다.

순환하는 무한소수가 숫자 대신에 문자로 주어지는 경우, 많은 학생들은 크게 당황하게 됩니다만, 이 때에도 앞에서 공부한 [똑같은 꼬리 자르기] 기법을 그대로 활용하면 됩니다.

반드시 기본개념을 확실하게 이해하고 익혀 둔 다음에, [순환소수를 분수로 바꾸는 공식] 은 시험에 대비한 시간절약의 목적으로 이용하는 것이 바람직합니다.





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숫자가 아니고 문자로 표시된 순환소수도, 앞에서 배웠던 [똑같은 꼬리 자르기] 기법을 활용하면 됩니다.


다만, 문자로 표시했을 때, 정수 부분의 자릿수를 표시할 때는, 아래에 예를 든 것과 같이, 십진법의 표시에 주의를 해야만 합니다.


ab = 10a + b

ba = 10b + a

ab.c = 10a + b + c/10





이제, 예제를 풀어 보도록 할까요?




한 자리의 자연수 a 가, 아래의 부등식을 만족한다고 할 때, a 의 값을 구하여라.

7/12 < 0.aaa ... < 7/10 




(1) 숫자가 아니고 문자로 표시된 순환소수도, 앞에서 배운 대로 [똑같은 꼬리 자르기] 기법을 활용하면 됩니다.


(2) x = 0.aaa ... 라 놓고, 똑 같은 꼬리를 만들려면, 양변에 10 을 곱해 주면 되겠지요?
   a 는 한 자리수이니까, 숫자와 똑같이 계산하면 됩니다.

  x = 0.aaa ...       ⋯ ①

10 x = a.aaa ...     ⋯ ②



(2) [같은 꼬리를 자르는 기법] 으로, 큰 값에서 작은 값을 빼주면,

② ‐ ① :  [ 가감법 ]

9 x = a

∴  x = a / 9



(3) 이제, 주어진 부등식에 대입한 후에, 분모들의 최소공배수 180을 곱해 주면,


7/12 < a/9 < 7/10

105 < 20a < 126

5.25 < a < 6.3

∴  a = 6






이번에는, 조금 더 어려운 예제를 풀어 볼까요?



p < q 인, 한 자리의 자연수 p 와 q 가 아래의 식을 만족할 때, p 와 q 의 값을 구하여라.

0.pqpq ... + 0.qpqp ... = 0.444 ...





(1) 숫자가 아니고 문자로 표시된 순환소수도, 앞에서 배운 대로 [똑같은 꼬리 자르기] 기법을 활용하면 됩니다.



(2) x = 0.pqpqpq ... 라 놓고, 똑 같은 꼬리를 만들려면, 양변에 100 을 곱해 주면 되겠지요? p 는 한 자리수이니까, 숫자와 똑같이 계산하면 됩니다.

    x = 0.pqpqpq ...                       ⋯ ①

100 x = 10p + q + 0.pqpqpq ...      ⋯ ②



(3) [같은 꼬리를 자르는 기법] 으로, 큰 값에서 작은 값을 빼주면,

② ‐ ① :  [ 가감법 ]

99 x = 10p + q

∴  x = (10p + q) / 99



(4) 같은 방법으로, 나머지 문자표시 순환소수도 분수로 바꿔 주면,


    y = 0.qpqpqp ...                       ⋯ ①

100 y = 10q + p + 0.qpqpqp ...      ⋯ ②

② ‐ ① :  [ 가감법 ]

99 y = 10q + p

∴  y = (10q + p) / 99



(5) z = 0.444 ... = 4/9



(6) 따라서, 이 결과들을 주어진 식에 대입한 후 간단하게 정리하면,


(10p + q)/99 + (10q + p)/99 = 4/9

(11p + 11q)/99 = 44/99

∴  p + q = 4


그런데, p < q 라 했으므로

(p, q) = (1, 3)






마지막으로, 문자로 표시된 아래의 순환소수를 [똑같은 꼬리 자르기] 기법을 활용해서 분수로 나타내 볼까요?

a.bpqpqpq ...   



(1) x = a.bpqpqpq ... 라 놓고, 양변에 10 을 곱한 식과 1000 을 곱한 식 2 개가 있어야 하겠지요?

      10 x = 10a + b + 0.pqpqpq ...                        ⋯ ①

1000 x = 1000a + 100b + 10p + q + 0.pqpqpq ...    ⋯ ②




(2) [같은 꼬리를 자르는 기법] 으로, 큰 값에서 작은 값을 빼주면,

② ‐ ① :  [ 가감법 ]

990 x = 990a + 99b + 10p + q

∴  x = (990a + 99b + 10p + q) / 990





참고로, 이 결과를 그냥 공식에 대입해서 같은 지를 확인해 볼까요?



(1) 공식에 그대로 대입하면, 소수점 아래에서 순환마디의 개수가 2개, 순환마디에 포함되지 않는 숫자가 1개이니까, 분모는 990


(2) 이제, 분자는 그대로 쓰면, abpq – ab 라고 착각하기 쉽지만, 문자로 표시된 경우에는 앞에서 배운대로, 정수부분의 자릿수는 주의를 해서 표현해야 되겠지요?



(1000a + 100b + 10p + q) – (10a + b)

= 990a + 99b + 10p + q

∴  (990a + 99b + 10p + q) / 990



그동안 단순하게 암기하였던 순환소수를 분수로 바꾸는 공식이, 우리가 앞에서 공부한 [똑같은 꼬리를 자르는 기법] 의 유도과정 그리고 결과와 똑같다는 것을 알 수 있어요.








두 직선의 위치관계 Solution 12131

Solution  1 2131 1. 각기둥의 높이     두 면(밑면)이 서로 평행하고 합동인 다각형으로 이루어진 입체도형을 각기둥이라고 합니다.      밑면이 삼각형이면 삼각기둥 이라고 하 고,  두 밑면 사이의 (최단)거리를 높이 라고 하지요....