항등식

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1. 개요2. 도입3. 성질4. 미정계수법5. 예시6. 관련 문서
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. 개요[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
identity ·

미지수를 포함한 등식에서 미지수의 값에 관계 없이 항상 성립하는 등식.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. 도입[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
이차식 x23x+4x^2-3x+4x1x-1로 나눈 몫은 x2x-2이고, 그 나머지는 2이다. 이것을 등식으로 다음과 같이 표현할 수 있다.
x23x+4=(x1)(x2)+2\displaystyle x^2-3x+4=(x-1)(x-2)+2
이 등식은 미지수 xx값에 관계 없이 성립하므로 항등식이다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. 성질[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
다음의 등식을 고려해보자.
j=0najxj=0\displaystyle \sum_{j=0}^{n}a_{j}x^{j}=0
이 등식이 xx값에 관계 없이 성립하려면, 다음을 만족해야 한다.
aj=0(0jn)\displaystyle a_{j}=0\quad (0 \leq j \leq n)

다음의 등식에선
j=0najxj=j=0nbjxj\displaystyle \sum_{j=0}^{n}a_{j}x^{j}=\sum_{j=0}^{n}b_{j}x^{j}
항등식이 되려면, 다음을 만족해야 한다.
aj=bj(0jn)\displaystyle a_{j}=b_{j}\quad (0 \leq j \leq n)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. 미정계수법[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
항등식의 성질이나 정의를 써서 다항식의 미지의 계수를 정하는 방법을 말한다. 두 가지 종류가 있다.
  • 계수비교법

    항등식의 양변의 동류항의 계수는 같음을 이용해서 계수를 결정.
  • 수치대입법

    항등식은 미지수에 무엇을 대입하더라도 성립하므로 이것을 이용하여 계수를 결정.

예를 들어 등식
ax2bx+2=x+2\displaystyle ax^2-bx+2=x+2
이 항등식이 되는 상수 aa, bb를 구한다고 해보자.

계수 비교법으로는 각 동류항의 계수는 동일해야 하므로
a=0b=1\displaystyle \begin{aligned} a&=0 \\ b&=-1 \end{aligned}
을 얻는다.

수치 비교법으로는 우선 x=1x=1을 대입해
ab=1\displaystyle a-b=1
를 얻고, x=1x=-1을 대입해
a+b=1\displaystyle a+b=-1
을 얻는다. 이것을 연립하면,
a=0b=1\displaystyle \begin{aligned} a&=0 \\ b&=-1 \end{aligned}
을 얻는다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. 예시[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ee자연로그의 밑, ii허수 단위이다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  1. tanθ=sinθcosθ\tan\theta = \dfrac{\sin\theta}{\cos\theta}
  2. sin2θ+cos2θ=1\sin^2\theta+\cos^2\theta = 1
  3. 1+tan2θ=sec2θ1+\tan^2\theta = \sec^2\theta
  4. 1+cot2θ=csc2θ1+\cot^2\theta = \csc^2\theta
  5. cosx+isinx=eix\cos x+i\sin x = e^{ix} (오일러 공식)
  6. sinθ=isinhiθ\sin\theta = -i\sinh i\theta
  7. cosθ=coshiθ\cos\theta = \cosh i\theta
  8. sinx=eixeix2i\sin x = \dfrac{e^{ix}-e^{-ix}}{2i}
  9. cosx=eix+eix2\cos x = \dfrac{e^{ix}+e^{-ix}}{2}
  10. tanx=sinxcosx=ieixeixeix+eix\tan x = \dfrac{\sin x}{\cos x} = -i\,\dfrac{e^{ix}-e^{-ix}}{e^{ix}+e^{-ix}}
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  1. xa+b=xaxbx^{a+b} = x^ax^b
  2. xab=xaxbx^{a-b} = \dfrac{x^a}{x^b} (단, xb0x^b\neq0)
  3. (xa)b=xab(x^a)^b = x^{ab}
  4. (xy)n=xnyn(xy)^n = x^ny^n
  5. ex=sinhx+coshxe^x = \sinh x+\cosh x
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  1. logab=loga+logb\log{ab} = \log a+\log b
  2. logab=logalogb\log{\dfrac ab}=\log a-\log b
  3. logan=nloga\log{a^n} = n\log a
  4. logab=logcblogca\log_ab = \dfrac{\log_cb}{\log_ca} (밑 변환 공식)
  5. logab=1logba\log_ab = \dfrac1{\log_ba}
  6. logix=2iπlogex\log_ix = \dfrac2{i\pi} \log_ex
  7. li(x)=(Eiloge)(x)\operatorname{li}(x) = (\operatorname{Ei} \circ \log_e)(x)[1]
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  1. ddxc=0\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \,c = 0 (cc상수)
  2. ddxxn=nxn1xn=1n+1xn+1+c\displaystyle \dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \,x^n = nx^{n-1} \quad \leftrightarrow \quad \int x^n = \frac1{n+1} \,x^{n+1} +c (cc는 상수)
  3. ddxex=ex\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \,e^x = e^x
  4. ddxlnx=1x\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \ln x = \dfrac1x
  5. abf(x)dx=f(b)f(a)\displaystyle \int_a^b f'(x) \,{\rm d}x = f(b) -f(a)
    (단, 함수 f(x)f'(x)가 닫힌 구간 [a,b][a, b]에서 연속이어야 한다. 미적분의 기본정리 참고.)
  6. 1e1xdx=lneln1=1\displaystyle \int_1^e \frac1x \,{\rm d}x = \ln e -\ln1 = 1
  7. ddxsinx=cosx\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \sin x = \cos x
  8. ddxcosx=sinx\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \cos x = -\sin x
  9. ddxtanx=sec2x\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \tan x = \sec^2x
  10. ddxcotx=csc2x\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \cot x = -\csc^2x
  11. ddxsecx=secxtanx\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \sec x = \sec x\tan x
  12. ddxcscx=cscxcotx\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \csc x = -\csc x\cot x
  13. ddxsinhx=coshx\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \sinh x = \cosh x
  14. ddxcoshx=sinhx\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \cosh x = \sinh x
  15. ddxtanhx=sech2x\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \tanh x = \operatorname{sech}^2x
  16. ddxcothx=csch2x\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \coth x = -\operatorname{csch}^2x
  17. ddxsechx=sechxtanhx\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \operatorname{sech}x = -\operatorname{sech}x\tanh x
  18. ddxcschx=cschxcothx\dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \operatorname{csch}x = -\operatorname{csch}x\coth x
  19. ddxx=sgn(x)sgn(x)=x+c\displaystyle \dfrac{\rm d}{{\rm d}x} |x| = \operatorname{sgn}(x) \quad \leftrightarrow \quad \int \operatorname{sgn}(x) = |x| +c (cc는 상수이고 sgn(x)\operatorname{sgn}(x)부호 함수이다.)
  20. ddxsgn(x)=2δ(x)2δ(x)=2θ(x)+c=sgn(x)+1+c\displaystyle \dfrac{\rm d}{{\rm d}x} \operatorname{sgn}(x) = 2\delta(x) \quad \leftrightarrow \quad \int 2\delta(x) = 2\theta(x) +c = \operatorname{sgn}(x) +1+c (cc는 상수, δ(x)\delta(x)디랙 델타 함수, θ(x)\theta(x)헤비사이드 계단 함수이다.)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  1. (a×b)×c=(cb)a+(ca)b({\bf a} \times {\bf b}) \times {\bf c} = -({\bf c} \boldsymbol{\cdot} {\bf b}){\bf a} +({\bf c} \boldsymbol{\cdot} {\bf a}){\bf b}
  2. a×(b×c)=b(ac)c(ab){\bf a} \times ({\bf b} \times {\bf c}) = {\bf b}({\bf a} \boldsymbol{\cdot} {\bf c}) -{\bf c}({\bf a} \boldsymbol{\cdot} {\bf b})
  3. a×(b×c)+b×(c×a)+c×(a×b)=0{\bf a} \times ({\bf b} \times {\bf c}) +{\bf b} \times ({\bf c} \times {\bf a}) +{\bf c} \times ({\bf a} \times {\bf b}) = {\bf 0}
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
상세 내용 아이콘   자세한 내용은 곱셈 공식 문서의 2번 문단을 참고하십시오.
  1. (a+b)2=a2+2ab+b2(a+b)^2=a^2+2ab+b^2
  2. (ab)2=a22ab+b2(a-b)^2=a^2-2ab+b^2
  3. (a+b)(ab)=a2b2(a+b)(a-b)=a^2-b^2
  4. (x+a)(x+b)=x2+(a+b)x+ab(x+a)(x+b)=x^2+(a+b)x+ab
  5. (ax+b)(cx+d)=acx2+(ad+bc)x+bd(ax+b)(cx+d)=acx^2+(ad+bc)x+bd
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
상세 내용 아이콘   자세한 내용은 인수분해 문서의 3.1번 문단을 참고하십시오.
  1. a2+2ab+b2=(a+b)2a^2+2ab+b^2=(a+b)^2
  2. a22ab+b2=(ab)2a^2-2ab+b^2=(a-b)^2
  3. a2b2=(a+b)(ab)a^2-b^2=(a+b)(a-b)
  4. x2+(a+b)x+ab=(x+a)(x+b)x^2+(a+b)x+ab=(x+a)(x+b)
  5. acx2+(ad+bc)x+bd=(ax+b)(cx+d)acx^2+(ad+bc)x+bd=(ax+b)(cx+d)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  1. nPr=Γ(n+1)Γ(nr+1)=(nr+1)Γ(n+1)Γ(nr+2)=(nr+1)nPr1{}_n{\rm P}_r = \dfrac{\Gamma(n+1)}{\Gamma(n-r+1)} = (n-r+1) \dfrac{\Gamma(n+1)}{\Gamma(n-r+2)} = (n-r+1) \cdot {}_n{\rm P}_{r-1}
    (단, 감마 함수에 들어가는 인수의 실수부가 0 이하의 정수이면 안 된다.)
  2. (a)=0(aR)\Im(a) = 0 \quad (a\in\R)[2]
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. 관련 문서[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[1] li(x)\operatorname{li}(x)로그 적분 함수, Ei(x)\operatorname{Ei}(x)지수 적분 함수이다.[2] 실수허수부는 무조건 0이라는 의미이다.[3] 의외라고 생각할 수 있는데, 엄연한 항등식이다. 애초에 곱셈 공식은 복잡한 곱셈의 결과를 쉽게 찾게 해주는 것, 인수분해는 식을 곱셈의 꼴로 나타내는 것이 목적이다.
 
 
 
 
 
 
 
 

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