소인수분해, 정수와 유리수

중학교에서 만나는 첫 단원은 수를 다시 정리하는 단원이다. 초등학교에서 다루던 자연수를 소인수분해로 쪼개어 보고, 0보다 작은 수인 음수를 새로 만나 수의 범위를 정수와 유리수까지 넓힌다. 여기서 익히는 부호 계산은 앞으로 배우게 될 문자와 식, 방정식을 다루는 데 바탕이 되므로 처음부터 정확하게 익혀 두어야 한다.

이 단원, 내가 꺼낼 수 있는지 확인해 볼까요?

만 14세 이상 — 바로 시작하기

15일 무료 · 끝나도 자동 결제 없음 · 이후 월 결제 9,800원부터

개념 정리

먼저 자연수를 쪼개 보자. 1보다 큰 자연수 중에서 약수가 1과 자기 자신뿐인 수를 소수라 하고, 1보다 큰 자연수 가운데 소수가 아닌 수를 합성수라고 한다. 11은 약수가 하나뿐이므로 소수도 합성수도 아니다. 그리고 22는 짝수이지만 소수이고, 99는 홀수이지만 합성수다. 짝수인지 홀수인지가 아니라 약수가 몇 개인지가 기준이다.
같은 수를 여러 번 곱한 것은 거듭제곱으로 간단히 쓴다. 2×2×22\times2\times2를 232^3으로 쓰고, 이때 곱해지는 수 22를 밑, 곱한 횟수 33을 지수라고 한다. 232^3은 2×3=62\times3=6이 아니라 88이다. 이제 자연수를 소수들의 곱으로만 나타내 보자. 이를 소인수분해라고 하며, 예를 들어 60=22×3×560=2^2\times3\times5다. 어떤 소수로 먼저 나누든 결과에 나오는 소인수의 종류와 개수는 같으므로, 곱하는 순서를 빼면 소인수분해한 결과는 한 가지뿐이다.
소인수분해를 하면 공약수와 공배수를 쉽게 찾을 수 있다. 최대공약수는 공통인 소인수만 골라 지수가 작은 쪽을 택해 곱하고, 최소공배수는 나오는 모든 소인수를 지수가 큰 쪽을 택해 곱한다. 12=22×312=2^2\times3과 18=2×3218=2\times3^2이라면 최대공약수는 2×3=62\times3=6, 최소공배수는 22×32=362^2\times3^2=36이다. 공약수는 두 수를 모두 나누어야 하므로 지수가 두 수의 지수보다 클 수 없고, 공배수는 두 수의 배수여야 하므로 지수가 두 수의 지수보다 작을 수 없다고 이해하면 뒤바뀌지 않는다. 최대공약수가 11인 두 자연수는 서로소라고 하는데, 88과 99처럼 둘 다 합성수여도 공약수가 11뿐이면 서로소다.
이제 수의 범위를 넓힐 차례다. 영하 3도나 해수면보다 낮은 높이처럼 기준보다 작은 쪽을 나타내려면 00보다 작은 수가 필요하다. 00보다 큰 수를 양수, 작은 수를 음수라 하고, 자연수에 음의 부호를 붙인 수와 00, 자연수를 합쳐 정수라고 한다. 그리고 분모가 00이 아닌 분수 꼴로 나타낼 수 있는 수를 유리수라고 한다.
수직선을 그리면 크기를 비교하기 쉽다. 오른쪽에 있는 수가 더 큰 수이므로 음수는 언제나 양수보다 작고, 음수끼리는 원점에서 멀수록 작다. 그래서 −5<−3-5<-3이다. 수직선에서 원점까지의 거리를 절댓값이라고 하며 거리이므로 항상 00 이상이다. 계산에서 가장 조심할 곳은 부호다. 어떤 수를 빼는 것은 그 수의 부호를 바꾸어 더하는 것과 같아서 3−(−2)=3+2=53-(-2)=3+2=5이고, 곱셈과 나눗셈에서는 음수가 짝수 개면 결과가 양수, 홀수 개면 음수가 된다. 또 (−2)2=4(-2)^2=4이지만 −22=−4-2^2=-4이므로 괄호를 반드시 확인해야 한다.
이 단원의 내용은 이후 모든 계산의 기초가 된다. 부호가 있는 수의 계산이 익숙해져야 문자를 사용한 식과 일차방정식을 다룰 수 있고, 소인수분해는 중학교 3학년의 인수분해로 이어진다. 수의 범위도 계속 넓어져서 중학교 3학년에서는 분수로 나타낼 수 없는 무리수까지 배우게 된다.

이 단원 시험에서 묻는 것

학교 시험은 교육과정 성취기준을 바탕으로 출제됩니다. 이 단원의 성취기준은 다음을 할 수 있는지 확인하도록 정하고 있습니다.

  • [9수01-01]소인수분해의 뜻을 알고, 자연수를 소인수분해 할 수 있다.
  • [9수01-02]소인수분해를 이용하여 최대공약수와 최소공배수를 구할 수 있다.
  • [9수01-03]다양한 상황을 이용하여 음수의 필요성을 인식하고, 양수와 음수, 정수와 유리수의 개념을 이해한다.
  • [9수01-04]정수와 유리수의 대소 관계를 판단할 수 있다.
  • [9수01-05]정수와 유리수의 사칙계산의 원리를 이해하고, 그 계산을 할 수 있다.

자주 하는 착각

소수와 소인수분해

  1. 1을 소수로 본다. 1은 나누어지는 수가 자기 자신뿐이라고 생각하기 때문이다. 소수는 1보다 큰 자연수 중에서 약수가 1과 자기 자신 두 개뿐인 수다. 1은 약수가 1 하나뿐이므로 소수도 아니고 합성수도 아니다.
  2. 짝수는 모두 합성수이고 홀수는 모두 소수라고 본다. 2를 빼면 짝수가 모두 합성수인 것이 맞기 때문이다. 2는 짝수이면서 소수이고, 9나 15처럼 홀수이면서 합성수인 수도 많다. 홀짝이 아니라 약수의 개수가 기준이다.
  3. 거듭제곱에서 지수와 밑을 곱한다. 2의 세제곱을 2 곱하기 3으로 읽기 때문이다. 2의 세제곱은 2를 세 번 곱한 8이다. 밑은 곱해지는 수이고 지수는 곱한 횟수를 나타낸다.
  4. 소인수분해한 결과가 사람마다 다를 수 있다고 본다. 나누는 순서를 다르게 하면 과정이 달라 보이기 때문이다. 1보다 큰 자연수는 어떤 소수로 먼저 나누든 소인수의 종류와 개수가 같으므로, 곱하는 순서만 빼면 소인수분해한 결과는 한 가지뿐이다.
  5. 최대공약수와 최소공배수를 반대로 구한다. 두 용어가 함께 나와 헷갈리기 때문이다. 소인수분해를 이용할 때 최대공약수는 공통인 소인수를 지수가 작은 쪽으로, 최소공배수는 모든 소인수를 지수가 큰 쪽으로 택해 곱한다. 공약수는 두 수를 모두 나누어야 하므로 각 소인수의 지수가 두 수의 지수보다 클 수 없고, 공배수는 두 수의 배수여야 하므로 각 소인수의 지수가 두 수의 지수보다 작을 수 없다. 이유까지 알아 두면 뒤바뀌지 않는다.

정수와 유리수

  1. 음수는 양수보다 언제나 작다는 것은 알지만 음수끼리의 대소를 뒤바꾼다. 수의 크기를 숫자 부분만 보고 판단하기 때문이다. 수직선에서 오른쪽에 있을수록 큰 수다. 음수는 절댓값이 클수록 왼쪽에 있으므로 더 작다. 따라서 −5는 −3보다 작다.
  2. 절댓값을 부호를 떼는 방법으로만 외운다. 계산 규칙으로만 배우기 때문이다. 절댓값은 수직선에서 그 수가 원점에서 떨어진 거리이므로 항상 0 이상이다. 거리로 이해하면 절댓값이 같은 수가 두 개인 까닭도 설명할 수 있다.
  3. 음수를 빼는 계산에서 부호를 하나만 바꾼다. 빼기와 음의 부호를 같은 것으로 보기 때문이다. 어떤 수를 빼는 것은 그 수의 부호를 바꾸어 더하는 것과 같다. 그래서 3에서 −2를 빼면 3에 2를 더한 5가 된다.
  4. 음수의 거듭제곱에서 괄호의 유무를 무시한다. 제곱하면 무조건 양수가 된다고 기억하기 때문이다. −2의 제곱을 괄호로 묶은 것은 −2를 두 번 곱한 4이지만, 괄호 없이 쓴 것은 2를 두 번 곱한 뒤 음의 부호를 붙인 −4다. 괄호가 있는지에 따라 답이 달라진다.
  5. 나눗셈에서도 곱셈처럼 순서를 바꾸어도 된다고 본다. 곱셈의 교환법칙을 배운 뒤 나눗셈에도 그대로 옮기기 때문이다. 나눗셈에는 교환법칙이 성립하지 않아 일반적으로 순서를 바꾸면 결과가 달라진다. 역수를 곱하는 꼴로 바꾸면 곱셈의 성질을 그대로 쓸 수 있다.

이런 오개념, 나도 갖고 있을까?

1은 약수가 자기 자신뿐이므로 소수이다.정답 보기

X (흔한 오개념이에요)

1의 약수는 1뿐이라는 사실 때문에 '자기 자신으로만 나누어지는 수'라고 떠올려 소수로 분류하기 쉬워요. 그런데 소수는 '1보다 큰 자연수 중에서 약수가 1과 자기 자신, 딱 두 개뿐인 수'로 정의되기 때문에, 약수가 하나뿐인 1은 이 조건을 충족하지 못해요. 실제로 1은 소수도 아니고 합성수도 아닌, 별도로 구분되는 수예요.
2는 짝수이지만 소수이고, 9나 15처럼 홀수이면서 합성수인 수도 있다.정답 보기

O (맞는 설명이에요)

2를 제외한 짝수는 모두 합성수가 맞기 때문에 '짝수 = 합성수'라는 생각이 자연스럽게 이어져, 반대로 홀수는 모두 소수일 것이라고 여기기 쉬워요. 실제로는 2가 짝수이면서 소수인 예외가 있고, 홀수 중에서도 9(=3×3)나 15(=3×5)처럼 약수가 3개 이상인 합성수가 존재해요. 소수와 합성수를 구분하는 기준은 홀짝이 아니라 약수의 개수이므로, 약수가 정확히 2개인 수가 소수예요.
2의 세제곱은 2와 3을 곱한 6이다.정답 보기

X (흔한 오개념이에요)

2의 세제곱을 '2 곱하기 3'으로 읽다 보면 그대로 2×3=6으로 계산하기 쉬워요. 실제로는 지수가 밑을 곱하는 횟수를 나타내기 때문에, 2의 세제곱은 2×2×2=8이에요.

나머지 OX 문제와 4지선다 문제는 앱에서 풀어볼 수 있어요.

자주 묻는 질문

전체 문제와 해설, 앱에서 무료로 시작하기

틀린 문제가 실력이 되기까지 보기

교육부 고시 제2022-33호 수학 교육과정 기반

← 뿌리학습으로 돌아가기