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1. 개요2. 도입3. 방법
3.1. 일반화
4. 이용
4.1. 분수의 크기 비교4.2. 분수의 덧셈4.3. 극한
5. 기타6. 관련 문서

1. 개요

reduction to common denominator ·

분모가 다른 분수들의 분모를 같게 해주는 것.

2. 도입

예를 들어 분모가 다른 분수의 크기를 비교해야 하거나, 덧셈 또는 뺄셈을 해야하는 경우를 생각해보자. 분모가 다른 경우에는 이들의 계산을 할 수 없기 때문에 분모를 통일 시키는 과정이 필요로 하게 되는 것이다.

우선, 분수의 성질에 대해 알아보자. 0이 아닌 [math(a)]에 대하여
[math(\displaystyle \begin{aligned} X&=\frac{b}{a} \\ Y&=\frac{kb}{ka} \end{aligned} )]
의 두 분수를 생각하자. 이때, [math(k)]는 0이 아닌 상수이다. 이때, [math(X)]와 [math(Y)]는 크기가 같은 분수이다. 즉, 분자와 분모에 같은 상수배를 해준 분수는 크기가 같은 분수가 되는 것이다. 이것이 통분의 과정의 토대가 된다.

3. 방법

두 분수
[math(\displaystyle \begin{aligned} \biggl( \frac{7}{12},\,\frac{5}{18} \biggr) \end{aligned} )]
를 통분해보자. 우선 통분을 하기 전, 분모로 두기 적합한 것을 고르는 과정이 필요로 하다. 결론부터 말하자면, 다음과 같다.
첫 번째 방법으로, 최소공배수를 공통분모로 두는 방법을 살펴보자. 우선 두 분모의 최소공배수를 구한다.
[math(\displaystyle \begin{aligned} \operatorname{lcm}{(12,\,18)}=36 \end{aligned} )]
그 후 분모에 얼마만큼 곱해야 해당 공통 분모가 나오는 지 파악하고, 분자와 분모에 같게 상수배한다.
[math(\displaystyle \begin{aligned} \biggl( \frac{7 \cdot 3}{12 \cdot 3},\,\frac{5 \cdot 2}{18 \cdot 2} \biggr)=\biggl( \frac{21}{36},\,\frac{10}{36} \biggr) \end{aligned} )]

두 번째 방법은 분모의 곱을 공통 분모로 두는 방법이다. 다음과 같은 과정을 거친다.
[math(\displaystyle \begin{aligned} \biggl( \frac{7}{12},\,\frac{5}{18} \biggr)=\biggl( \frac{7 \cdot 18}{12 \cdot 18},\,\frac{5 \cdot 12}{18 \cdot 12} \biggr)=\biggl( \frac{126}{216},\,\frac{60}{216} \biggr) \end{aligned} )]

세 개 이상의 분수가 나오더라도 같은 과정을 거치면 된다.

위에서 보면 알 수 있듯, 절차가 간소한 것은 분모의 곱을 공통분모로 두는 것인데, 분모의 수가 커지면 이렇듯 수가 커지게 된다. 따라서 분모가 어느 정도 크면 최소공배수로 공통분모를 두는 것이 더 효율적이며, 뒤따르는 연산 후의 약분 과정의 절차를 줄여준다.

3.1. 일반화

따라서 다음과 같이 쓸 수 있다. [math(cde \neq 0)]에 대하여
[math(\displaystyle \begin{aligned} \biggl( \frac{b}{a},\,\frac{d}{c} \biggr)&=\biggl( \frac{bc}{ac},\,\frac{da}{ac} \biggr) \\ \biggl( \frac{b}{a},\,\frac{d}{c} ,\,\frac{f}{e} \biggr)&=\biggl( \frac{bce}{ace},\,\frac{ade}{ace},\,\frac{acf}{ace} \biggr) \end{aligned} )]

4. 이용

4.1. 분수의 크기 비교

분모가 다른 두 개 이상의 분수의 대소 관계를 파악할 때는 통분을 통해 분모의 크기를 통일한 후 분자의 크기를 비교하여 대소관계를 비교한다.

만약 공통분모를 분모의 곱으로 했다면, 다음과 같은 과정을 거친다.

4.2. 분수의 덧셈

분모가 다른 분수의 덧셈은 통분 후 분모를 통일시킨 후 행한다.

만약, 공통분모를 분모의 곱으로 했다면, 그 공식은 아래와 같이 주어진다.
[math(\displaystyle \begin{aligned} \frac{b}{a}+\frac{d}{c}&=\frac{bc+da}{ac} \\ \frac{b}{a}+\frac{d}{c}+\frac{f}{e}&=\frac{bce+dae+acf}{ace} \end{aligned} )]

4.3. 극한

2개 이상의 분수의 합 또는 차로 구성된 수열이나 함수의 극한을 구하려고 할 때, 각 분수가 극한을 구할 수 없는 꼴이지만 통분하면 극한을 구할 수 있는 경우가 있는데, 예를 들면 다음과 같다.
[math(\begin{aligned}\displaystyle \lim_{n \to \infty}\left(\frac{2n^2+n+1}{n} - \frac{2n^2+1}{n+1}\right)& = \lim_{n \to \infty}\left\{\frac{(2n^2+n+1) \times (n+1)}{n \times (n+1)} - \frac{(2n^2+1) \times n}{(n+1) \times n}\right\}\\&= \lim_{n \to \infty} \frac{3n^2+n+1}{n^2+n} = 3\end{aligned})]
통분하기 전에는 [math(\infty-\infty)] 꼴의 부정형이었지만, 통분하면 확정형이 되어 극한값을 구할 수 있다.

5. 기타

6. 관련 문서


[1] 특히 조화수열의 합을 구하려면 통분이 필수적이다.