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고2 · 대수01 지수함수와 로그함수
고2 대수 · 지수함수와 로그함수

거듭제곱근과 지수의 확장

제곱근을 세제곱근·네제곱근으로 넓히고, 지수를 자연수에서 정수·유리수·실수까지 넓힙니다. 어떻게 정해야 지수법칙이 그대로 유지되는지가 이 단원의 핵심입니다.

↩ 이전 자료: 복소수, 제곱하면 음수가 되는 수

01거듭제곱근이란 무엇인가?

제곱해서 a가 되는 수가 제곱근이듯, n제곱해서 a가 되는 수가 n제곱근입니다.

n제곱근의 뜻

중3에서 배운 제곱근은 "제곱하면 a가 되는 수"였습니다. 이것을 그대로 넓혀, 어떤 수를 n제곱해서 a가 될 때 그 수를 a의 n제곱근이라 합니다. 즉 방정식 xn=ax^{n} = a 를 만족시키는 x입니다. n = 2, 3, 4, …에 따라 제곱근, 세제곱근, 네제곱근, …이라 부르고, 이들을 통틀어 거듭제곱근이라고 합니다.

xxaann제곱근 xn=a(n\Leftrightarrow x^{n} = a (n22 이상의 자연수)

교과서에서는 근호 앞에 작은 n을 붙여 씁니다. 이 레슨에서는 "383\sqrt{8}"처럼 쓰면 3×83 \times \sqrt{8} 로 오해할 수 있으므로 "세제곱근 8"처럼 말로 쓰거나, 뒤에서 배우는 지수 표기 81/38^{1/3}을 사용합니다.

Check

23=82^{3} = 8 이므로 2는 8의 세제곱근입니다.(2)3=8. (-2)^{3} = -8 이므로 −2는 −8의 세제곱근입니다.34=81. 3^{4} = 81 이고 (3)4=81(-3)^{4} = 81 이므로 3과 −3은 모두 81의 네제곱근입니다.

실수인 거듭제곱근의 개수

xn=ax^{n} = a 의 실수인 해가 몇 개인지는 n이 홀수인지 짝수인지, 그리고 a의 부호에 따라 달라집니다. 곡선 y=xny = x^{n} 과 직선 y = a 의 교점 개수를 떠올리면 됩니다. n이 홀수이면 y=xny = x^{n} 은 계속 증가하는 곡선이라 어떤 a에 대해서도 교점이 딱 하나입니다. n이 짝수이면 y=xny = x^{n}y0y \ge 0 인 U자 모양이라 a > 0 이면 교점이 두 개, a = 0 이면 한 개, a < 0 이면 없습니다.

a > 0a = 0a < 0
n이 홀수1개 (양수)1개 (0)1개 (음수)
n이 짝수2개 (절댓값이 같고 부호가 반대)1개 (0)없음

a > 0 일 때 "n제곱근 a"라고 쓰면 실수인 n제곱근 중 양수인 것 하나를 뜻합니다. n이 짝수이면 음수인 것은 "−(n제곱근 a)"로 나타냅니다. a < 0 이고 n이 홀수일 때 "n제곱근 a"는 음수인 그 하나를 뜻합니다.

Check

16의 실수인 네제곱근은 2와 −2로 2개이고, "네제곱근 16"이라 쓰면 양수인 2를 뜻합니다. −16의 실수인 네제곱근은 없습니다. −27의 실수인 세제곱근은 −3 하나입니다.