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방정식 풀이

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방정식 풀이(영어: Equation solving)는 수학에서 주어진 방정식이 참이 되게 하는 변수들의 값을 찾는 과정이다. 이 과정에서 값을 찾아야 하는 변수를 미지수라고 부르며, 방정식이 참이 되도록 하는 미지수의 값을 그 방정식의 (solution) 또는 (root)이라고 한다. 둘 이상의 방정식이 묶여 있는 연립방정식의 해는 모든 방정식을 동시에 만족해야 한다.

개요

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일반적으로 방정식은 등호(=)를 사이에 두고 두 수식이 같음을 나타낸다. 방정식을 푸는 것은 본질적으로 미지수가 포함된 식을 조작하여 미지수의 값을 고립시키는 과정이다. 예를 들어, 식 에서 미지수 의 해를 구하면 이 된다.[1]

방정식의 해를 구하는 방법은 방정식의 종류에 따라 크게 해석적 방법(Analytical methods)과 수치적 방법(Numerical methods)으로 나눌 수 있다.

풀이 방법

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해석적 방법

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해석적 방법은 대수적인 조작을 통해 방정식의 정확한 해를 구하는 방법이다. 이 방법은 보통 식의 양변에 동일한 연산을 수행하여 미지수만 한쪽에 남도록 식을 정리하는 과정을 포함한다.

수치적 방법

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수치적 방법은 해석적인 방법으로 정확한 해를 구하기 어렵거나 불가능할 때, 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 해의 근삿값을 구하는 방법이다.

  • 뉴턴 방법: 도함수를 이용하여 함수의 근을 근사적으로 찾는 반복 알고리즘이다.[3]
  • 이분법: 구간을 절반으로 나누어 가며 근이 존재하는 구간을 좁혀나가는 방식이다.

방정식의 종류에 따른 풀이

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연립 일차 방정식

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여러 개의 일차 방정식이 묶여 있는 연립 일차 방정식을 풀기 위해서는 미지수를 하나씩 소거해 나가는 방법을 주로 사용한다. 선형대수학에서는 이를 행렬로 나타내어 푸는 방법을 다룬다.

미분 방정식

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미분 방정식은 미지수인 함수와 그 함수의 도함수를 포함하는 방정식이다. 물리학, 공학 등에서 자연 현상을 모델링하는 데 필수적으로 사용된다.

  • 상미분 방정식(ODE): 하나의 독립 변수를 가지는 미분 방정식.
  • 편미분 방정식(PDE): 여러 개의 독립 변수를 가지는 미분 방정식. 편미분 방정식의 해석적 해를 구하는 것은 매우 어려우며, 보통 유한요소법(FEM) 등 수치해석적 방법을 통해 해를 구한다.

같이 보기

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각주

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  1. Equation Solving. MathWorld. Wolfram Research. 2023년 3월 24일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2026년 5월 8일에 확인함.
  2. Artin, Michael (2010). Algebra. Pearson. 512-515쪽. ISBN 978-0132413770.
  3. Burden, Richard L. (2010). Numerical Analysis 9판. Brooks/Cole. 67-71쪽. ISBN 978-0-538-73351-9.
  4. Anton, Howard (2013). Elementary Linear Algebra 11판. Wiley. 14-18쪽. ISBN 978-1-118-47350-4.

외부 링크

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