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사고력 · 초5-2 정육면체 탐구

문제

투명한 정육면체

투명한 정육면체의 겉면에 선이 그어져 있습니다. 위에서, 앞에서, 오른쪽에서 곧게 바라봅니다. 정육면체가 투명해 뒤쪽 선도 보입니다. 세 방향에서 보이는 모양을 각각 그립니다.
(1) top front side top front side (2) top front side top front side
내 답
풀이 과정
전략 공간 상상하기 — 비스듬한 선으로 된 삼각형을 통째로 머릿속에 그리려 하면 어려워집니다. 그래서 빨간색 선을 한 선분씩 떼어 내고, 선분마다 양 끝점이 어디로 가는지만 묻기로 합니다. 정육면체의 꼭짓점은 언제나 정사각형의 꼭짓점으로 가고 모서리의 한가운데 점은 언제나 한 변의 한가운데로 가므로, 끝점 두 개만 찍으면 그 선분의 모습이 정해집니다. (1)은 세 선분, (2)는 네 선분을 정해진 차례대로 훑으면서 끝점을 작은 표에 적어 두면 빠뜨릴 일이 없습니다. 그래도 아리송하면 투명한 플라스틱 상자에 고무줄을 선을 따라 걸고 눈높이에 들어 보면 같은 세 그림이 그대로 보입니다.
1STEP 1

꼭짓점마다 주소를 붙이기

꼭짓점마다 좌우, 앞뒤, 위아래 주소를 붙입니다.

꼭짓점 = (왼/오른, 앞/뒤, 위/아래) ⟶ 한 방향에서 보면 셋 중 하나가 사라진다
2STEP 2

빈 정사각형의 방향을 먼저 정해 두기

빈 정사각형의 방향을 먼저 정해 둡니다.

3STEP 3

(1) 첫째 선분인 윗면의 대각선을 따라가기

선분 하나를 골라 세 방향에서 주소를 지워 봅니다.

4STEP 4

(1) 나머지 두 선분도 똑같이 따라가기

나머지 선분도 같은 방법으로 따라갑니다.

5STEP 5

(1) 세 목록을 모아 그림 세 개로 만들기

모으면 (1)의 세 그림이 완성됩니다.

3 개의 선분 × 3 개의 방향 = 9 개의 모습: 대각선 3 개 + 변 6 개
6STEP 6

(2) 위에서 보면 세로로 선 두 선분이 사라진다

(2)에서 세로로 선 선분은 위에서 보면 점이 됩니다.

바로 위에서 본 세로 선분 ⟶ 점 하나
7STEP 7

(2) 앞에서 보면 가운데 세로선만 남는다

앞에서 보면 가운데 세로선만 남습니다.

8STEP 8

(2) 옆에서 본 모양은 그냥 정사각형

옆에서 보면 안쪽에 선이 없는 정사각형입니다.

4 개의 선분 ⟶ 정사각형의 네 변, 안쪽 선 0 개
9STEP 9

진짜 상자를 돌려 확인하기

상자를 돌려 보면 세 그림이 맞습니다.

정답
보는 방향의 주소를 지운 그림
본 모양은 언제나 정육면체의 한 면과 크기가 같은 정사각형이어야 하는데 여섯 그림이 모두 그러하니 크기가 달라진 곳이 없습니다. 빨간색 선분 하나는 자기 방향을 따라 바라볼 때만 사라질 수 있으므로 세 방향 모두에 나타나야 합니다. (1)에서는 세 선분이 저마다 세 번씩 나타나고, (2)에서는 세로로 선 두 선분이 위에서 본 그림에서만 점이 되고 나머지 두 그림에서는 변 전체가 되니 예상한 그대로입니다. 끝점도 어긋나지 않습니다. 정육면체의 꼭짓점은 언제나 정사각형의 꼭짓점으로, 모서리의 한가운데 점 두 개는 언제나 변의 한가운데로 갔고 어중간한 자리에 놓인 적이 없습니다. 마지막으로 (2)의 네 선분은 정육면체 위에서 닫힌 고리를 이루는데, 본 모양에서도 고리가 닫혀 있습니다. 보는 자리가 달라졌다고 해서 닫힌 고리가 끊어질 수는 없습니다.
핵심 정리

투명한 정육면체를 한 방향에서 본다는 것은 세 방향 가운데 하나를 잊는 일이에요. 그래서 내 쪽을 곧게 향한 선은 점이 되고, 모로 보이는 면에 그은 선은 정사각형 테두리 속에 숨어 버립니다!

  • 꼭짓점마다 주소를 붙이기
  • 빈 정사각형의 방향을 먼저 정해 두기
  • (1) 첫째 선분인 윗면의 대각선을 따라가기
  • (1) 나머지 두 선분도 똑같이 따라가기
  • (1) 세 목록을 모아 그림 세 개로 만들기
  • (2) 위에서 보면 세로로 선 두 선분이 사라진다
  • (2) 앞에서 보면 가운데 세로선만 남는다
  • (2) 옆에서 본 모양은 그냥 정사각형
  • 진짜 상자를 돌려 확인하기