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고1 문자와식

코시-슈바르츠 부등식

📖 이 페이지의 개념부등식내적절대부등식

실수 a, b, x, y 에 대해 제곱의 합끼리 곱한 것은 짝지어 곱한 합의 제곱보다 작지 않다. 두 식의 차가 정확히 (ay − bx)² 이라는 것이 증명의 전부다. 제곱의 합이 일정할 때 일차식의 최댓값과 최솟값을 한 번에 구하는 도구라 산술평균과 기하평균의 관계와 짝을 이룬다. 2022 개정 교육과정에서는 비중이 줄어 교과서 본문의 공식으로 다루지 않지만(교육과정 밖), 절대부등식의 증명 연습으로 자주 나와 이 편을 싣는다. 기하에서 벡터를 배우면 내적이 두 길이의 곱보다 크지 않다는 말로 다시 만난다.

이 공식, 이렇게 학습하세요

  • 두 식의 차를 전개해 완전제곱식 (ay − bx)² 으로 묶는다
  • 등호가 ay = bx 일 때 성립함을 설명한다
  • 제곱의 합이 일정할 때 일차식의 최댓값과 최솟값을 구한다

한 단계씩 유도해 보기

a=1, b=2, x=2, y=1 16 (a² + b²)(x² + y²) = 5 × 5 = 25 (ax + by)² = 16 (ay − bx)² = 9 L자는 0 이상이라 25 ≥ 16
a = 1, b = 2, x = 2, y = 1 이면 제곱의 합끼리 곱한 것은 5 × 5 = 25 이고 ax + by 의 제곱은 16 이다. 25 칸에서 16 칸을 떼면 L자 9 칸이 남는데 그것이 (ay − bx)² 이라 음수가 될 수 없다. ay = bx 가 되는 순간 L자가 사라져 등호가 선다.

두 식의 크기를 비교하려고 차를 만든다. 이 차가 0 이상이면 부등식이 증명된다. 절대부등식의 증명은 대개 이렇게 차를 만들어 제곱 꼴로 묶는 데서 끝난다.

1 / 2 단계· 💎 3단계 더

👤 이 공식 뒤의 사람, 오귀스탱루이 코시 이야기 →

외울까, 되살릴까

외우지 않아도 된다

두 식의 차가 (ay − bx)² 이라 0 이상이다. 등호 조건도 그 제곱이 0 이 되는 자리다.

양쪽을 전개해 빼면 a²x² 과 b²y² 이 지워지고 엇갈린 짝 ay 와 bx 만 남는다. 그 차의 제곱이 전부다. 어느 쪽이 큰지 헷갈리면 a = 1, b = 0, x = 0, y = 1 을 넣는다. 왼쪽 1, 오른쪽 0 으로 제곱의 합의 곱이 크다.

🧠 공식 전체를 외울 것과 되살릴 것으로 가른 표 →

직접 만져 보기

(a, b)(x, y)

(a, b) 는 1, 2 이고 (x, y) 는 2, 1 입니다. 제곱의 합끼리 곱하면 25 이고 짝지어 곱한 합의 제곱은 16 입니다. 차는 9 로 두 끝점이 만드는 평행사변형의 넓이의 제곱입니다.

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