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곰쌤수학

곰쌤수학

중3수학 – 유형 – 12225617 – 37번

Bygommath

3월 30, 2025
직육면체 전개도와 다항식 계산 문제 풀이

📘 문제 이해 및 풀이 전략

주어진 직육면체 전개도에서 마주 보는 면에 적힌 두 일차식의 곱을 각각 \(A, B, C\)라고 할 때, \(A + B + C\)를 계산하는 문제입니다.

풀이 전략은 다음과 같습니다.

  1. 마주 보는 면 찾기: 전개도를 접었을 때 서로 마주 보게 되는 면의 쌍을 찾습니다.
  2. \(A, B, C\) 계산: 각 쌍의 면에 적힌 두 일차식을 곱하여 \(A, B, C\)를 구합니다. 이 과정에서 다항식 곱셈(분배법칙, 곱셈 공식 등)을 사용합니다.
  3. \(A + B + C\) 계산: 구한 \(A, B, C\)를 모두 더하고 동류항끼리 정리하여 최종 답을 구합니다.

관련 공식 (곱셈 공식):

  • \((x+a)(x+b) = x^2 + (a+b)x + ab\)
  • \((a+b)(c+d) = ac + ad + bc + bd\) (분배 법칙)
  • \((a+b)(a-b) = a^2 – b^2\) (합차 공식)

✅ 단계별 풀이 과정

Step 1: 마주 보는 면 찾기

주어진 전개도를 접었을 때 마주 보는 면의 쌍은 다음과 같습니다.

  • 윗면 (\(x+4\))아랫면 (\(x-4\))
  • 왼쪽 면 (\(4x+5\))오른쪽 면 (\(1+2x\))
  • 앞면 (\(x+3\))뒷면 (\(x-1\))

(전개도의 배치를 기준으로 설명합니다. 예를 들어, 가운데 줄의 4개 면을 옆면으로 생각하고 위, 아래 1개씩을 각각 윗면, 아랫면으로 간주합니다.)

Step 2: \(A\) 계산하기

윗면과 아랫면의 식을 곱하여 \(A\)를 구합니다.

$$ A = (x+4)(x-4) $$

합차 공식을 이용합니다.

$$ A = x^2 – 4^2 = x^2 – 16 $$

Step 3: \(B\) 계산하기

왼쪽 면과 오른쪽 면의 식을 곱하여 \(B\)를 구합니다.

$$ B = (4x+5)(1+2x) $$

분배 법칙(또는 FOIL)을 이용하여 전개합니다.

$$ B = 4x(1+2x) + 5(1+2x) $$

$$ = (4x + 8x^2) + (5 + 10x) $$

$$ = 8x^2 + (4x + 10x) + 5 $$

$$ B = 8x^2 + 14x + 5 $$

Step 4: \(C\) 계산하기

앞면과 뒷면의 식을 곱하여 \(C\)를 구합니다.

$$ C = (x+3)(x-1) $$

분배 법칙 또는 \((x+a)(x+b)\) 공식을 이용합니다.

$$ C = x(x-1) + 3(x-1) $$

$$ = (x^2 – x) + (3x – 3) $$

$$ = x^2 + (-x + 3x) – 3 $$

$$ C = x^2 + 2x – 3 $$

Step 5: \(A + B + C\) 계산하기

Step 2, 3, 4에서 구한 \(A, B, C\)를 모두 더합니다.

$$ A + B + C = (x^2 – 16) + (8x^2 + 14x + 5) + (x^2 + 2x – 3) $$

동류항끼리 묶어서 정리합니다.

\(x^2\) 항: \(x^2 + 8x^2 + x^2 = (1+8+1)x^2 = 10x^2\)

\(x\) 항: \(14x + 2x = (14+2)x = 16x\)

상수항: \(-16 + 5 – 3 = -11 – 3 = -14\)

따라서,

$$ A + B + C = 10x^2 + 16x – 14 $$

🧠 마무리 개념 정리

이 문제는 직육면체 전개도의 구조를 파악하고 다항식의 곱셈 및 덧셈 연산을 수행하는 능력을 평가합니다.

  • 전개도 이해: 주어진 전개도를 보고 입체도형을 만들었을 때 서로 마주 보는 면을 정확히 찾는 것이 중요합니다.
  • 다항식 곱셈: 분배 법칙을 기본으로 하며, 합차 공식 \((a+b)(a-b)=a^2-b^2\)이나 \((x+a)(x+b)=x^2+(a+b)x+ab\) 등의 공식을 활용하면 계산을 효율적으로 할 수 있습니다.
  • 다항식 덧셈: 여러 다항식을 더할 때는 동류항(문자와 차수가 같은 항)끼리 계수를 더하여 정리합니다.

✅ 최종 정답

\(A + B + C = 10x^2 + 16x – 14\)

\(10x^2 + 16x – 14\)

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