구하는 방법(모드)을 고르고 두 점의 좌표(또는 기울기와 한 점의 좌표)를 입력해 주세요. y의 값을 알고 싶은 x를 넣으면 그 x에 대한 y의 값도 계산합니다.
목차
이 페이지에서 할 수 있는 것
- 두 점 \((x_1,\ y_1)\), \((x_2,\ y_2)\)를 지나는 일차함수 \(y = ax + b\)의 식을 좌표만 넣으면 바로 구할 수 있습니다
- 기울기 \(a\)와 지나는 한 점으로 식을 구하는 모드도 고를 수 있습니다
- 기울기(변화율)는 \(a = \dfrac{\Delta y}{\Delta x}\)의 풀이 과정과 함께 보여 주며, 답은 약분한 분수(정확한 값)로 표시합니다
- x축과의 교점, y축과의 교점, 지정한 \(x\)에 대한 \(y\)의 값도 함께 계산하고 직선의 그래프도 그립니다
- 두 점의 x좌표가 같아서 일차함수가 되지 않는 경우에는 ‘x = 상수’인 세로 직선임을 판정해서 설명합니다
- 공식의 쉬운 해설과 Excel·Google 스프레드시트·Python에 복사해 쓸 수 있는 수식도 이 페이지에 모여 있습니다
이 계산은 어디에 쓰일까요?
‘기본요금 + 쓴 만큼 추가’라는 요금 구조는 일차함수 \(y = ax + b\) 그 자체입니다. y절편 \(b\)가 기본요금, 기울기 \(a\)가 단가에 해당합니다. 예를 들어 기본요금 5,000원에 1 km마다 800원이 더해지는 요금이라면 \(y = 800x + 5000\)이고, 3 km를 타면 \(800 \times 3 + 5000 = 7400\)(원)으로 가늠할 수 있습니다.
두 달 치 청구액(사용량과 금액의 두 점)으로 단가와 기본요금을 거꾸로 구하는 것은 바로 ‘두 점으로 식 구하기’ 계산입니다.
용수철은 ‘매단 무게에 정비례해서 늘어나는’ 성질이 있어서(훅의 법칙), 용수철 전체의 길이는 ‘원래 길이 + 늘어난 길이’로 일차함수가 됩니다. 예를 들어 원래 길이가 10 cm이고 추 1개마다 2 cm씩 늘어나는 용수철의 길이는 \(y = 2x + 10\)(\(x\)는 추의 개수)입니다.
실험에서 잰 두 기록(두 점)으로 식을 정하면 아직 해 보지 않은 무게일 때의 길이를 예측할 수 있습니다. 중학교 과학과 수학을 잇는 대표적인 예입니다.
공기는 고도가 100 m 올라갈 때마다 약 0.6 °C씩 내려가는 성질이 있습니다(기온감률이라고 하는 평균적인 기준입니다). 지상의 기온을 알면 산꼭대기의 기온을 일차함수로 대략 가늠할 수 있습니다. 예를 들어 지상이 25 °C라면 고도 \(x\) km 지점의 기온은 약 \(y = 25 - 6x\)이고, 고도 2 km의 산꼭대기에서는 약 13 °C입니다.
실제 기온은 날씨나 습도에 따라서도 달라지므로 엄밀한 식은 아니지만, 등산할 때 옷차림을 정하는 데 도움이 되는 실용적인 근사로 쓰입니다.
장사의 비용은 ‘임대료 같은 고정비 + 1개 만들 때마다 드는 변동비’의 꼴이 되는 경우가 많고, 이것도 일차함수입니다. y절편이 고정비, 기울기가 1개당 변동비에 해당합니다.
비용의 직선과 매출의 직선을 비교하면 ‘몇 개 팔아야 흑자가 되는가’(손익분기점)를 가늠할 수 있습니다. 사업 계획의 첫걸음으로 널리 쓰이는 생각입니다.
한국에서 쓰는 섭씨(°C)와 미국 등에서 쓰는 화씨(°F)의 관계는 일차함수 \(F = 1.8C + 32\)로 딱 맞게 나타낼 수 있습니다. 기울기 1.8과 y절편 32를 가진, 가까이에서 볼 수 있는 ‘정확히 일차함수인 관계’의 대표적인 예입니다.
예를 들어 섭씨 20 °C는 \(1.8 \times 20 + 32 = 68\)(°F)입니다. 거꾸로 미국 일기 예보의 86 °F는 \((86 - 32) \div 1.8 = 30\)(°C)이므로, 해외여행지의 날씨나 외국 레시피의 오븐 온도를 바꿔 읽을 때 이 식을 그대로 쓸 수 있습니다.
공식과 그래프
용어·기호 해설
기호
| \(y = ax + b\) | 와이는 에이 엑스 더하기 비 | 일차함수의 일반적인 꼴입니다. \(a\)가 기울기, \(b\)가 y절편입니다. 외국 자료에서는 기울기를 \(m\)으로 써서 \(y = mx + b\)로 나타내는 경우도 많지만, 중학교 교과서에서는 \(a\)가 표준입니다. |
| \(a\) | 에이 | 기울기(변화율)입니다. x가 1 늘 때마다 y가 느는 양을 나타냅니다. ‘정해진 수’에는 알파벳의 앞쪽 글자 \(a,\ b,\ c\)를 쓰는 관례가 있습니다. |
| \(b\) | 비 | y절편입니다. x = 0일 때의 y의 값으로, 그래프가 y축과 만나는 높이입니다. |
| \(x_1,\ y_1\) | 엑스 일, 와이 일 | 점 1의 좌표입니다. 오른쪽 아래의 작은 숫자는 첨자라고 하며, ‘몇 번째 점의 값인지’를 구별하는 번호입니다(곱셈이나 지수가 아닙니다). |
| \(\Delta\) | 델타 | 그리스 문자의 대문자 델타입니다. 차이를 뜻하는 영어 difference의 첫 글자 D에 해당하는 문자로, ‘변화량·증가량’을 나타내는 기호로 쓰입니다. \(\Delta x\)는 x의 증가량, \(\Delta y\)는 y의 증가량입니다. |
| \(\left(-\dfrac{b}{a},\ 0\right)\) | 마이너스 에이 분의 비, 영 | x축과의 교점의 좌표입니다. y좌표가 0이 되는 점이며, x좌표는 방정식 \(ax + b = 0\)을 푼 \(-\dfrac{b}{a}\)입니다. |
| \((0,\ b)\) | 영, 비 | y축과의 교점의 좌표입니다. x좌표가 0이 되는 점이며, y좌표는 y절편 \(b\) 그 자체입니다. |
용어
| 일차함수 | \(y = ax + b\)(\(a \neq 0\))의 꼴로 나타내는 함수입니다. 그래프는 곧은 직선이 됩니다. ‘일차’는 x가 1제곱이라는 뜻입니다. 중학교 2학년에서 배웁니다. |
| 함수 | 수를 넣으면 정해진 규칙에 따라 수가 하나 나오는 대응 관계를 말합니다. ‘입력 \(x\)를 넣으면 출력 \(y\)가 나오는 기계’라고 생각하면 알기 쉽습니다. 예를 들어 \(y = 2x + 1\)이라는 기계에 3을 넣으면 7이 나옵니다. |
| 기울기 | 직선이 ‘가로로 1 갈 때마다 세로로 얼마나 변하는가’를 나타내는 수입니다. 양수이면 오른쪽 위로 올라가고, 음수이면 오른쪽 아래로 내려가며, 0이면 가로로 평평한 직선입니다. |
| 변화율 | x의 증가량에 대한 y의 증가량의 비율 \(\dfrac{\Delta y}{\Delta x}\)를 말합니다. 일차함수에서는 어디에서 재도 일정하며, 기울기 \(a\)와 같습니다. 고등학교에서는 평균변화율이라고 부릅니다. |
| y절편 | 그래프가 y축과 만나는 점의 y좌표(x = 0일 때의 y의 값)입니다. 일차함수 \(y = ax + b\)에서는 \(b\)가 이에 해당합니다. 그래프가 x축과 만나는 점의 x좌표는 x절편이라고 합니다. |
| 정비례 | \(y = ax\)의 꼴의 관계입니다. x가 2배, 3배가 되면 y도 2배, 3배가 됩니다. y절편 \(b\)가 0인(원점을 지나는) 특별한 일차함수입니다. 중학교 1학년에서 배웁니다. |
| 좌표 | 점의 위치를 \((x,\ y)\)라는 수의 쌍으로 나타낸 것입니다. 가로 위치가 x좌표, 세로 위치가 y좌표입니다. |
| 좌표평면 | 가로 수직선(x축)과 세로 수직선(y축)을 직각으로 맞춰 놓은 평면입니다. 그래프를 그리는 모눈의 세계입니다. |
| 원점 | x축과 y축이 만나는 점 \((0,\ 0)\)을 말합니다. 영어 origin(기원·출발점)의 첫 글자를 따서 \(O\)로 씁니다. |
| 교점 | 두 선이 만나는 점입니다. 이 페이지에서는 직선이 x축·y축과 만나는 점을 구합니다. |
| 증가량 | 값이 얼마나 늘었는지를 나타내는 양입니다. ‘변화 후 − 변화 전’의 뺄셈으로 구합니다. 줄어든 경우에는 음수의 증가량으로 다룹니다. |
| 상수 | 값이 변하지 않는 정해진 수입니다. ‘x = 2’ 같은 식의 2가 상수이며, x좌표가 항상 2인 세로 직선을 나타냅니다. |
| 상수함수 | x의 값과 상관없이 y의 값이 항상 일정한 함수입니다. 식은 \(y = b\)의 꼴이고, 그래프는 x축에 평행한 가로 직선입니다. 일차함수 \(y = ax + b\)의 \(a\)를 0으로 한 꼴이지만, 중학교 교과서에서는 일차함수에 포함하지 않습니다. |
먼저 알아 두면 좋은 내용
이 페이지의 계산을 ‘의미를 알고’ 쓸 수 있도록, 먼저 알아 두면 좋은 내용을 정리했습니다.
막히면 이 표의 내용으로 돌아가 복습하는 것이 지름길입니다.
| 정수와 유리수(중학교 1학년, 12~13세) |
|
| 좌표평면(중학교 1학년, 12~13세) |
|
| 정비례(중학교 1학년, 12~13세) |
|
| 문자와 식, 일차방정식(중학교 1학년, 12~13세) |
|
| 분수의 계산(초등학교 5학년~중학교 1학년, 10~13세) |
|
Excel로 계산하는 방법
| 점 1의 x좌표 x1 | 1 |
| 점 1의 y좌표 y1 | 3 |
| 점 2의 x좌표 x2 | 4 |
| 점 2의 y좌표 y2 | 9 |
| 기울기 a(변화율) | =(B4-B2)/(B3-B1) |
| y절편 b | =B2-B5*B1 |
| x축과의 교점의 x좌표 | =-B6/B5 |
| 기울기 a | 2 |
| 지나는 점의 x좌표 x1 | 3 |
| 지나는 점의 y좌표 y1 | 7 |
| y절편 b | =B3-B1*B2 |
| y의 값을 알고 싶은 x | 5 |
| 그때의 y의 값 | =B1*B5+B4 |
| 기울기 a | 2 |
| y절편 b | 1 |
| x축과의 교점의 x좌표 | =-B2/B1 |
| y축과의 교점의 y좌표 | =B2 |
첫째 표는 두 점 (1, 3), (4, 9)로 식을 구하는 예로, 기울기 a는 2, y절편 b는 1(직선의 식은 y = 2x + 1), x축과의 교점의 x좌표는 −0.5가 됩니다. ‘/’는 나눗셈, ‘*’는 곱셈의 기호입니다.
둘째 표는 기울기 2와 점 (3, 7)로 구하는 예로, y절편 b는 1, x = 5일 때의 y는 11이 됩니다.
셋째 표는 식(기울기와 y절편)으로 교점만 구하는 표입니다. 두 점의 x좌표가 같으면 나눗셈의 분모가 0이 되어 오류(#DIV/0!)가 표시됩니다. 이것은 기울기를 정의할 수 없다(일차함수가 되지 않는다)는 것에 대응합니다.
Google 스프레드시트로 계산하는 방법
| 점 1의 x좌표 x1 | 1 |
| 점 1의 y좌표 y1 | 3 |
| 점 2의 x좌표 x2 | 4 |
| 점 2의 y좌표 y2 | 9 |
| 기울기 a(변화율) | =(B4-B2)/(B3-B1) |
| y절편 b | =B2-B5*B1 |
| x축과의 교점의 x좌표 | =-B6/B5 |
| 기울기 a | 2 |
| 지나는 점의 x좌표 x1 | 3 |
| 지나는 점의 y좌표 y1 | 7 |
| y절편 b | =B3-B1*B2 |
| y의 값을 알고 싶은 x | 5 |
| 그때의 y의 값 | =B1*B5+B4 |
| 기울기 a | 2 |
| y절편 b | 1 |
| x축과의 교점의 x좌표 | =-B2/B1 |
| y축과의 교점의 y좌표 | =B2 |
Python으로 계산하는 방법
from fractions import Fraction
# 두 점의 좌표 (3/4 같은 분수는 Fraction(3, 4)로 쓸 수 있음)
x1, y1 = Fraction(1), Fraction(3)
x2, y2 = Fraction(4), Fraction(9)
slope = (y2 - y1) / (x2 - x1) # 기울기 a (변화율) = Δy ÷ Δx
intercept = y1 - slope * x1 # y절편 b = y1 − a×x1
print(f"기울기 a = {slope}")
print(f"y절편 b = {intercept}")
print(f"직선의 식: y = {slope}x + {intercept}")
if slope != 0:
print(f"x축과의 교점: ({-intercept / slope}, 0)")
print(f"y축과의 교점: (0, {intercept})")
x_value = Fraction(5) # y의 값을 알고 싶은 x
print(f"x = {x_value}일 때 y = {slope * x_value + intercept}")
LaTeX 등 수식 언어로 쓰는 법(복사 가능)
y = ax + b
y = ax + b
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>y</mi>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi><mi>x</mi>
<mo>+</mo>
<mi>b</mi>
</mrow>
</math>
y = a x + b
y == a x + b
y := a*x + b;
y = a*x + b;
y = ax + b
a = (y₂ − y₁) ÷ (x₂ − x₁)
a = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><msub><mi>y</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>y</mi><mn>1</mn></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
a = (y_2 - y_1)/(x_2 - x_1)
(y2 - y1)/(x2 - x1)
a := (y2 - y1)/(x2 - x1);
a = (y2 - y1)/(x2 - x1);
a = (y_2 - y_1)/(x_2 - x_1)
b = y₁ − ax₁
b = y_1 - a x_1
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>b</mi>
<mo>=</mo>
<msub><mi>y</mi><mn>1</mn></msub>
<mo>−</mo>
<mi>a</mi>
<msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub>
</mrow>
</math>
b = y_1 - a x_1
y1 - a x1
b := y1 - a*x1;
b = y1 - a*x1;
b = y_1 - a x_1
x = −b ÷ a
x = -\frac{b}{a}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>=</mo>
<mo>−</mo>
<mfrac><mi>b</mi><mi>a</mi></mfrac>
</mrow>
</math>
x = -b/a
-b/a
x := -b/a;
x = -b/a;
x = −b/a
ChatGPT 에게 물어서 계산하는 방법
당신은 수학(일차함수) 계산 도우미입니다. 다음 계산을 반드시 Python 코드를 실제로 실행해서 하고, 실행 결과의 수치만을 근거로 답해 주세요(암산이나 추측으로 답하지 마세요). 두 점 (1, 3), (4, 9)를 지나는 일차함수 y = ax + b의 식을 구해 주세요. 다음 내용을 각각 보여 주세요. 1. 기울기 a(변화율). Δy/Δx의 풀이 과정과 함께 2. y절편 b 3. 직선의 식 y = ax + b 4. x축과의 교점과 y축과의 교점의 좌표 5. x = 5일 때의 y의 값 Python에서는 표준 라이브러리의 fractions 모듈을 써서 정확하게 계산하고, 계산에 쓴 식과 실행 결과의 수치를 보여 주세요. 답이 분수이면 약분한 분수로 보여 주세요.
사용법
-
1숫자 입력계산하고 싶은 숫자를 입력란에 입력합니다
-
2계산‘계산’ 버튼을 누릅니다
-
3결과 확인계산 결과가 바로 표시됩니다. 계산의 원리와 공식 해설도 같은 페이지에서 확인할 수 있습니다
DataChef의 특징
전문 지식 없이도 직관적이고 간단하게 사용
개인정보를 등록하지 않고도 이용할 수 있습니다
"다운로드"를 누르면 파일이 자동으로 삭제됩니다
출처 표기 불필요
상업적 이용 허가 연락도 필요 없습니다