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사고력 · 초4-2 도형 퍼즐

문제

도형 자르기

똑같은 정육각형 색종이 6장이 있습니다. 한 장마다 직선 2개를 끝에서 끝까지 긋고 그 선을 따라 자릅니다. 떨어져 나온 조각은 '사다리꼴 4개', '삼각형 2개와 마름모 2개'처럼 그 장에 정해진 목록과 정확히 같아야 합니다. 여섯 장을 각각 어떻게 자를지 구합니다.
(1) 2 triangles 1 trapezoid (2) 4 trapezoids (3) 2 triangles 2 rhombuses (4) 2 trapezoids 1 hexagon (5) 1 triangle 3 trapezoids (6) 1 triangle 1 trapezoid 1 parallelogram 1 pentagon
내 답
풀이 과정
전략 그림 그리기 — 여기서는 계산할 것이 없습니다. 답이 그림이니까요. 그래서 할 일은 마구 그어 보는 것을 그만두고 자를 자리를 일부러 고르는 것입니다. 그렇게 할 수 있게 해 주는 것이 두 가지입니다. 첫째, 조각 수를 세어 봅니다. 조각이 3개면 두 직선이 정육각형 안에서 만나면 안 되고, 4개면 반드시 안에서 만나야 합니다. 이것만으로 여섯 조건이 두 무리로 갈립니다. 둘째, 이 정육각형에는 평행한 선이 가득하다는 점을 알아차립니다. 마주 보는 변이 평행하고 긴 대각선마다 두 변과 평행하니, 그런 방향을 따라가거나 그 방향과 나란하게 그으면 아무렇게나 생긴 사각형이 아니라 사다리꼴이나 평행사변형이 나옵니다. 보기로 주어진 (1)번은 이 두 생각이 어떻게 맞물리는지 보여 주는 더 쉬운 문제이므로, 거기서 방법을 먼저 읽어 낸 다음 나머지 다섯 장에 그대로 적용합니다.
1STEP 1

보기에서 조각 수 세는 규칙 읽어 내기

보기에서 조각이 3개 나오는 것을 셉니다.

(1) 2+1=3, (2) 4, (3) 2+2=4, (4) 2+1=3, (5) 1+3=4, (6) 1+1+1+1=4
2STEP 2

자를 만한 방향을 미리 적어 두기

자를 방향은 대각선과 변에 평행한 선뿐입니다.

3STEP 3

(1) 보기 확인하기 — 삼각형 2개, 사다리꼴 1개

(1)은 한 꼭짓점에서 대각선 둘을 그어 3조각입니다.

자르는 선 ㅁㄴ, ㅁㄷ → 삼각형 ㅁㄴㄷ, 삼각형 ㅁㄷㄹ, 사다리꼴 ㄱㄴㅁㅂ
4STEP 4

(2) 사다리꼴 4개

(2)는 긴 대각선과 그에 수직인 선으로 사다리꼴 4개입니다.

자르는 선 ㅂㄷ, ㅇㅈ → 사각형 ㅇㄱㅂㅅ, ㅇㄴㄷㅅ, ㅅㅈㄹㄷ, ㅅㅂㅁㅈ
5STEP 5

(3) 삼각형 2개, 마름모 2개

(3)은 긴 대각선 둘로 삼각형 2개와 마름모 2개가 됩니다.

자르는 선 ㅂㄷ, ㄱㄹ → 삼각형 ㅅㄱㅂ, 삼각형 ㅅㄷㄹ, 마름모 ㅅㄱㄴㄷ, 마름모 ㅅㅂㅁㄹ
6STEP 6

(4) 사다리꼴 2개, 육각형 1개

(4)는 한 변에 평행한 선 둘로 3조각이 됩니다.

변 ㄴㄷ과 평행한 두 직선 → 사다리꼴 ㅊㄴㄷㅋ, 사다리꼴 ㅌㅂㅁㅍ, 육각형 ㄱㅊㅋㄹㅍㅌ
7STEP 7

(5) 삼각형 1개, 사다리꼴 3개

(5)는 대각선과 어긋난 선으로 삼각형 1개와 사다리꼴 3개입니다.

자르는 선 ㄱㄹ, ㅂㅇ → 삼각형 ㄱㅎㅂ, ㄱㄴㅇㅎ, ㅎㅇㄷㄹ, ㅎㄹㅁㅂ
8STEP 8

(6) 삼각형 1개, 사다리꼴 1개, 평행사변형 1개, 오각형 1개

(6)은 네 조각이 모두 다른 모양이 됩니다.

자르는 선 ㄴㅁ, ㅊㅋ ∥ 변 ㄴㄷ → 삼각형 ㅊㄴㅎ, 평행사변형 ㅎㄴㄷㅋ, 사다리꼴 ㅎㅋㄹㅁ, 오각형 ㄱㅊㅎㅁㅂ
9STEP 9

여섯 장을 조건과 하나씩 맞춰 보기

여섯 장이 모두 조건과 맞습니다.

정답
3, 4, 4, 3, 4, 4 조각
2 + 1 = 3, 2 + 2 = 4
답이 모두 그림이므로 확인도 세어 보는 방식으로 합니다. 첫째, 장마다 조각 수가 조건과 맞습니다(3, 4, 4, 3, 4, 4). 그리고 4조각이 필요할 때마다 두 직선이 정육각형 안에서 만났습니다. 둘째, 조각을 다시 이어 붙이면 정육각형 전체가 되어야 하는데 실제로 그렇습니다. 예를 들어 (3)번에서 마름모 둘은 각각 정육각형의 1/3을, 삼각형 둘은 각각 1/6을 덮고 1/3+1/3+1/6+1/6 = 1입니다. 셋째, 꼭짓점 수도 맞습니다. 삼각형은 3개, 사다리꼴·평행사변형·마름모는 4개, (6)번의 오각형은 5개, (4)번의 육각형은 6개입니다. 한 가지 더 눈여겨볼 것은 (4)번이 여섯 변짜리 조각이 나오는 유일한 조건인데, 두 직선이 여섯 꼭짓점을 하나도 지나지 않는 것도 (4)번뿐이라는 점입니다. 가운데 조각이 꼭짓점 여섯을 지키려면 바로 그래야 합니다.
핵심 정리

두 직선이 도형 안에서 만나야 하는지 아닌지를 먼저 정하고, 그다음 정육각형이 이미 가지고 있는 평행한 방향을 따라 그어 보세요. 그러면 조건에 적힌 이름 그대로 조각이 나온답니다.

  • 보기에서 조각 수 세는 규칙 읽어 내기
  • 자를 만한 방향을 미리 적어 두기
  • (1) 보기 확인하기 — 삼각형 2개, 사다리꼴 1개
  • (2) 사다리꼴 4개
  • (3) 삼각형 2개, 마름모 2개
  • (4) 사다리꼴 2개, 육각형 1개
  • (5) 삼각형 1개, 사다리꼴 3개
  • (6) 삼각형 1개, 사다리꼴 1개, 평행사변형 1개, 오각형 1개
  • 여섯 장을 조건과 하나씩 맞춰 보기