mir.pe (일반/밝은 화면)
최근 수정 시각 : 2024-11-16 01:59:26

비례·반비례

반비례에서 넘어옴

파일:나무위키+유도.png  
비례은(는) 여기로 연결됩니다.
선거에서 정당 득표율에 따라 의원정수를 배분하는 제도 또는 그에 의해 선출된 의원에 대한 내용은 비례대표제 문서
번 문단을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
참고하십시오.

파일:나무위키+유도.png  
반비례은(는) 여기로 연결됩니다.
2023년에 발매된 음율의 EP 1집 수록곡에 대한 내용은 幸福論 (행복론) 문서
번 문단을
반비례 (反比例) 부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
참고하십시오.
해석학· 미적분학
Analysis · Calculus
{{{#!wiki style="margin: 0 -10px -5px; min-height: calc(1.5em + 5px)"
{{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ]
{{{#!wiki style="margin: -5px -1px -11px"
<colbgcolor=#26455A>실수와 복소수 실수( 실직선 · 아르키메데스 성질) · 복소수( 복소평면 · 극형식 · 편각) · 근방 · 유계 · 콤팩트성 · 완비성
함수 함수 · 조각적 정의 · 항등함수 · 역함수 · 멱함수 · 다변수함수( 동차함수 · 음함수) · 다가 함수 · 함수의 그래프 · 좌표계 · 닮은꼴 함수 · 극값 · 볼록/오목 · 증감표
초등함수( 대수함수 · 초월함수 · 로그함수 · 지수함수 · 삼각함수) · 특수함수 · 범함수( 변분법 · 오일러 방정식) · 병리적 함수
극한·연속 함수의 극한 · 수열의 극한 · 연속함수 · ε-δ 논법 · 수렴( 균등수렴) · 발산 · 부정형 · 점근선 · 무한대 · 무한소 · 특이점 · 0.999…=1
중간값 정리 · 최대·최소 정리 · 부동점 정리 · 스털링 근사 · 선형근사( 어림)
수열· 급수 수열( 규칙과 대응) · 급수( 멱급수 · 테일러 급수( /목록) · 조화급수 · 그란디 급수( 라마누잔합) · 망원급수( 부분분수분해)) · 그물
오일러 수열 · 베르누이 수열 · 월리스 곱
단조 수렴 정리 · 슈톨츠-체사로 정리 · 축소구간정리 · 급수의 수렴 판정 · 리만 재배열 정리 · 바젤 문제 · 파울하버의 공식 · 오일러-매클로린 공식 · 콜라츠 추측미해결
미분 미분 · 도함수( 이계도함수 · 도함수 일람) · 곱미분 · 몫미분 · 연쇄 법칙 · 임계점( 변곡점 · 안장점) · 매끄러움
평균값 정리( 롤의 정리) · 테일러 정리 · 역함수 정리 · 다르부 정리 · 로피탈 정리
립시츠 규칙 · 뉴턴-랩슨 방법 · 유율법 · 경사하강법
적분 적분 · 정적분( /예제) · 스틸체스 적분 · 부정적분( 부정적분 일람) · 부분적분( LIATE 법칙 · 도표적분법 · /예제) · 치환적분 · 이상적분( 코시 주요값)
미적분의 기본정리 · 적분의 평균값 정리
리시 방법 · 2학년의 꿈
다변수· 벡터 미적분 편도함수 · 미분형식 · · 중적분( 선적분 · 면적분 · 야코비안) · 야코비 공식
라그랑주 승수법 · 오일러 동차함수 정리 · 선적분의 기본정리 · 스토크스 정리( 발산 정리 · 그린 정리 변분법
미분방정식 미분방정식( /풀이) · 라플라스 변환
측도론 측도 · 가측함수 · 곱측도 · 르베그 적분 · 절대 연속 측도 · 라돈-니코딤 도함수
칸토어 집합 · 비탈리 집합
복소해석 코시-리만 방정식 · 로랑 급수( 주부) · 유수 · 해석적 연속 · 오일러 공식( 오일러 등식 · 드 무아브르 공식) · 리우빌의 정리 · 바이어슈트라스 분해 정리 · 미타그레플레르 정리
함수해석 공간 위상 벡터 공간 · 국소 볼록 공간 · 거리공간 · 프레셰 공간 · 노름공간 · 바나흐 공간 · 내적공간 · 힐베르트 공간 · Lp 공간
작용소 수반 작용소 · 에르미트 작용소 · 정규 작용소 · 유니터리 작용소 · 컴팩트 작용소
대수 C*-대수 · 폰 노이만 대수
정리 한-바나흐 정리 · 스펙트럼 정리 · 베르 범주 정리
이론 디랙 델타 함수( 분포이론)
조화해석 푸리에 해석( 푸리에 변환 · 아다마르 변환)
관련 분야 해석 기하학 · 미분 기하학 · 해석적 정수론( 1의 거듭제곱근 · 가우스 정수 · 아이젠슈타인 정수 · 소수 정리 · 리만 가설미해결) · 확률론( 확률 변수 · 중심극한정리) · 수치해석학 · 카오스 이론 · 분수계 미적분학 · 수리물리학( 양-밀스 질량 간극 가설미해결 · 나비에 스토크스 방정식의 해 존재 및 매끄러움미해결) · 수리경제학( 경제수학) · 공업수학
기타 퍼지 논리 · 합성곱
}}}}}}}}} ||

1. 개요2. 정의
2.1. 정비례2.2. 반비례
3. 비례의 기호 ∝4. 물리량의 비례·반비례 관계5. 여담
5.1. 개념 혼동 사례

1. 개요

비례와 반비례(比例와 反比例)는 멱함수의 일종으로, 두 변수가 있을 때 한 변수가 2배, 3배 되면 다른 한 변수도 2배, 3배 되는 경우 그 두 변수는 (정)비례 관계에 있다고 한다.[1] 반면 한 변수가 2배, 3배 될 때 다른 변수가 [math(1 \over 2)]배, [math(1 \over 3)]배 된다면 두 변수는 반비례 관계에 있다고 한다.

식으로 나타내면 다음과 같다. 간혹 분수만 나오면 무조건 반비례라고 써버리는 사람도 있는데, 분모에 변수가 들어갔는지 비례상수가 들어갔는지 구분해야 한다. 비례상수 자체는 비례·반비례 여부에 아무 영향을 주지 않는다. 예를 들어 [math(\displaystyle y=\frac{x}{2}={1 \over 2}{x})]는 비례 관계이다. 단, 하나의 예외로 비례상수가 0일 경우 비례·반비례 관계가 무너진다.[2]

2. 정의

2.1. 정비례

두 변수 [math(x, y)]가 정비례한다(혹은 비례한다)고 함은 다음을 만족시키는 함수 [math(f)]에 대하여 [math(y=f\left(x\right))]를 만족시킨다는 뜻이다.
임의의 [math(k, x)]에 대하여 [math(f\left(kx\right)=kf\left(x\right))]
이 정의를 이용해 정비례하는 함수 [math(f)]를 묘사하는 식을 구할 수 있다. [math(a = f(1))]로 두고 [math(x = 1)]을 대입하면 [math(f(k) = kf(1) = ak)], 혹은 [math(f(x) = ax)]. 즉 정비례 관계의 함수는 상수항이 없는 일차함수이다.

비례관계의 정의는 역함수를 정의할 때 사용되기도 한다. 가령 지수함수를 [math(f\left(x\right)=x)]에 대칭시키면 로그함수가 튀어나온다.

2.2. 반비례

두 변수 [math(x, y)]가 반비례한다고 함은 다음을 만족시키는 함수 [math(f)]에 대하여 [math(y=f\left(x\right))]를 만족시킨다는 뜻이다.
0이 아닌 임의의 [math(k, x)]에 대하여 [math(\displaystyle f\left(kx\right)=\frac{f\left(x\right)}{k}=k^{-1}f\left(x\right))]이다.
즉, 반비례는 역수에 비례한다는 뜻과 같은 말이며, 반비례 함수는 분수함수이다.

이때, 반비례 함수를 부정적분하면 자연로그가 나오며[3], 1에서 자연로그의 밑 [math(e)]까지 정적분을 하면 1이 나온다.

반비례 함수의 그래프는 쌍곡선이다. 이 식을 이용해 쌍곡선의 방정식으로 변형시킬 수 있다.

반비례 관계의 항 중 분모가 자연수인 항을 모조리 더한 것을 ' 조화급수'라고 하며 여기서 자연로그를 뺀 부분을 모두 더하면 오일러-마스케로니 상수를 구할 수 있다.

3. 비례의 기호 ∝

[4]
두 변수 [math(x)], [math(y)]가 비례함을 다음과 같이 나타낸다.

[math(y \propto x)]

비슷하게 두 변수 [math(x)], [math(y)]가 반비례함을 다음과 같이 나타낸다.

[math(y \propto \dfrac{1}{x})]

다만
[math(y \propto x)], [math(y \propto \dfrac{1}{z})] 일때,
[math(x \propto \dfrac{1}{z})]은 성립하지 않는다.

4. 물리량의 비례·반비례 관계

과학, 특히 물리학 화학에서 각 물리량의 관계를 식으로 나타낼 때 비례·반비례 관계가 자주 등장한다. 단순한 비례, 반비례 관계 뿐만 아니라 특정 물리량의 거듭제곱이나 거듭제곱근에 비례 또는 반비례하는 관계 역시 많다.[5]

서로 다른 두 물리량이 항상 같은 비례 관계를 가지는 것은 아니며, 특정 조건에 따라 비례와 반비례 관계가 달라지기도 한다. 가장 대표적인 예시가 전압 전류의 관계인데, 옴의 법칙에서는 전압과 전류는 비례 관계이나, 전력 법칙에서는 반비례 관계이다. 두 물리량은 전기 저항이 일정할 때는 비례 관계이지만, 전력이 일정할 때는 반비례 관계이기 때문이다. 또한 보일 법칙 샤를 법칙에 의하면 기체의 부피는 온도에 비례하고 압력에 반비례하지만, 단열 과정이라면 비열비와 자유도라는 개념이 등장하여 아주 복잡해진다.[6]

5. 여담

5.1. 개념 혼동 사례

사람들이 쉽게 혼동하는 것이, 두 변수가 증가 (또는 감소)가 동시에 일어나면 비례 관계라고 혼동하는 것이다. 예를 들어 [math(y = x^2)]의 경우, x와 y는 정비례 관계가 아니고, [math(x^2)]과 y가 정비례 관계가 되는 것이다.
또한 한 변수가 커질 때 다른 변수가 작아지면 반비례 관계라고 착각하기 쉬운데 이것 또한 잘못된 생각이다. 예를 들어 y=-x의 경우, x가 커짐에 따라 y는 작아지지만 이 관계는 반비례 관계가 아닌 비례 관계이다. x가 두배(×2)가 되면 y 역시 두배(×2)[8]가 되기 때문이다. 따라서 다음 설명 또한 부정확한 설명이다. "한 변수가 커짐에 따라 다른 변수도 커지고 한 변수가 작아짐에 따라 다른 변수도 작아진다고 하면 이 두 변수는 (정)비례 관계에 있는 것이고, 한 변수가 커지면 커질수록 다른 변수는 작아진다고 하면 이 두 변수는 반비례 관계에 있는 것이다."

결론은 커진다, 작아진다는 부정확한 표현이고, 아래와 같이 비례관계로 정의해야 한다. 또는

[1] 이 함수는 유리함수도 관계가 있다. [2] [math(0x = \dfrac{0}{x} = 0)] [3] [math(\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}\ln_{}t=t^{-1})] [4] 무한기호 끝을 자르면 된다. [5] 거의 대부분의 경우 네제곱 혹은 네제곱근 범위 안에서 비례·반비례가 성립하는 편이다. 물론 케플러 법칙의 제3법칙(조화 법칙)과 닮은 입체도형의 겉넓이-부피 관계처럼 제곱-세제곱 비례 관계도 존재하며, 핵력과 거리의 관계처럼 여섯제곱에 반비례하는 경우도 있다. [6] 기체의 자유도를 f라 했을 때, 부피의 (f+2)제곱과 압력의 f제곱, 부피의 제곱과 온도의 f제곱이 반비례 관계에 있다. 즉, 단원자 이상 기체는 부피의 5제곱이 압력의 3제곱에, 부피의 제곱이 온도의 3제곱에 반비례하고, 이원자는 부피의 7제곱이 압력의 5제곱에, 부피의 제곱이 온도의 5제곱에 반비례하며, 삼원자 이상 다원자 기체는 부피의 4제곱이 압력의 3제곱에, 부피가 온도의 3제곱에 반비례한다. [7] 원리는 기억 안 나고 학자 이름만 떠돈다는 사유에서 생략했다고 한다. 중학교 과정에서 학자 이름을 생략한 건 좋았다는 평가를 받는다. 어차피 화학Ⅱ에서는 보일-샤를로 배운다.화2러들도 이상기체상태방정식에서 비례/반비례관계를 따지기때문에 학자이름 안 외운다. 다만, 문제는 비례/반비례까지 그렇게 했다는 것. [8] 음의 크기이긴 하지만