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사고력 · 초5-2 여러 가지 마방진

문제

입체 마방진

정육면체의 모서리 12개 한가운데마다 원이 하나씩 있습니다. 윗면의 뒤·왼쪽·오른쪽 모서리에 1, 12, 2, 앞면 오른쪽 세로 모서리에 8, 아랫면의 앞·왼쪽 모서리에 4, 5가 이미 적혀 있습니다. 1부터 12까지를 한 번씩 써넣습니다. 한 면을 둘러싼 네 수의 합이 같아지게 채웁니다.
내 답
풀이 과정
전략 관점 바꾸기 — 면의 합이 얼마인지 문제가 알려 주지 않았고, 그것을 모르면 어떤 면도 채울 수 없습니다. 어림짐작 대신 여섯 면을 한꺼번에 더해 봅니다. 정육면체의 모서리 하나는 언제나 두 면이 맞닿는 자리이므로, 이렇게 더하면 1부터 12까지의 각 수를 두 번씩 세는 셈이 되고 면의 합이 나눗셈 한 번으로 정해집니다. 합만 알면 그다음은 그림이 알아서 이끌어 줍니다. 윗면은 빈 원이 하나뿐이고, 원을 하나 채울 때마다 다른 면이 빈 원 하나짜리로 바뀝니다. 마지막에 세 원이 세 면에 걸쳐 남는 대목이 있는데, 거기서도 각 수를 두 번씩 세는 같은 방법이 그대로 통합니다.
1STEP 1

면마다 어느 모서리 네 개가 둘러싸는지 살펴보기

면마다 모서리 네 개가 둘러쌉니다.

2STEP 2

여섯 면을 한꺼번에 더해 면의 합 구하기 — 각 수를 두 번씩 세는 것

여섯 면을 더하면 각 수가 두 번 세어져 합은 26입니다.

1+2+3+…+12 = 78, 78 × 2 = 156 = □ × 6, □ = 156 ÷ 6 = 26
3STEP 3

윗면에는 빈 원이 하나뿐이다

윗면의 빈 원은 11입니다.

26-(12+1+2) = 26-15 = 11
4STEP 4

이제 앞면에 빈 원이 하나만 남았다

앞면의 빈 원은 3입니다.

26-(11+4+8) = 26-23 = 3
5STEP 5

그다음은 왼쪽 옆면

왼쪽 옆면의 빈 원은 6입니다.

26-(12+3+5) = 26-20 = 6
6STEP 6

원 세 개가 남았는데 남은 세 면은 저마다 빈 원이 둘씩

남은 세 면은 빈 원이 둘씩입니다.

오른쪽 옆면: 26-(2+8) = 16, 아랫면: 26-(4+5) = 17, 뒷면: 26-(1+6) = 19
7STEP 7

남은 세 면에서 다시 각 수를 두 번씩 세기

다시 두 번 세는 방법으로 10, 9, 7이 나옵니다.

16+17+19 = 52 = 2 × 26; 26-16 = 10, 26-17 = 9, 26-19 = 7
8STEP 8

실제 정육면체에서 여섯 면 모두 확인하기

여섯 면의 합이 모두 26으로 맞습니다.

1+12+2+11 = 11+3+8+4 = 12+3+6+5 = 2+8+9+7 = 1+6+9+10 = 4+5+7+10 = 26
정답
26
78 × 2 ÷ 6 = 26
면의 합 26은 크기로 보아도 알맞습니다. 1부터 12까지의 한가운데는 6.5이고 네 수를 모으면 4 × 6.5 = 26이므로, 여섯 면을 한꺼번에 만족시키는 값은 이것뿐입니다. 여섯 면의 합을 정육면체에서 다시 더해 보았고 모두 26이었으며, 열두 개의 수를 크기순으로 늘어놓으면 정확히 1부터 12까지로 겹치거나 빠진 수가 없습니다. 마지막에 구한 7, 9, 10이 그때까지 쓰지 않고 남아 있던 바로 그 세 수였다는 것은 우연히 일어날 수 있는 일이 아닙니다. 첫 원 이후로는 모든 원이 뺄셈으로 강제되었으므로 정육면체를 채우는 방법은 이것 하나뿐입니다.
핵심 정리

정육면체의 모서리 하나는 두 면이 함께 씁니다. 그래서 여섯 면을 한꺼번에 더하면 각 수를 두 번씩 세는 것이 되고, 그 두 배를 되돌리면 면의 합이 26임이 바로 나옵니다.

  • 면마다 어느 모서리 네 개가 둘러싸는지 살펴보기
  • 여섯 면을 한꺼번에 더해 면의 합 구하기 — 각 수를 두 번씩 세는 것
  • 윗면에는 빈 원이 하나뿐이다
  • 이제 앞면에 빈 원이 하나만 남았다
  • 그다음은 왼쪽 옆면
  • 원 세 개가 남았는데 남은 세 면은 저마다 빈 원이 둘씩
  • 남은 세 면에서 다시 각 수를 두 번씩 세기
  • 실제 정육면체에서 여섯 면 모두 확인하기