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사고력 · 초5-2 선대칭도형, 점대칭도형

문제

거울에 비친 도형

가로 3개, 세로 3개로 점이 찍힌 점판이 있습니다. 왼쪽 위 점을 네 꼭짓점 가운데 하나로 씁니다. 어떤 직선을 따라 접었을 때 완전히 겹쳐야 합니다. 그런 사각형을 모두 구합니다.
내 답
풀이 과정
전략 빠짐없이 나열하기 — 사각형을 아무렇게나 그려 놓고 하나씩 접어 보면 수십 개를 시험해야 하는 데다, 다 찾았는지 끝내 알 수 없습니다. 그래서 도형을 나열하는 대신 접는 선을 나열합니다. 접는 선이 될 수 있는 직선은 몇 개 되지 않습니다. 접으면 모든 꼭짓점이 점판의 다른 점 위에 내려앉아야 하고, 특히 빨간색 점이 점 위로 가야 하기 때문입니다. 접는 선이 정해지고 나면 네 꼭짓점에는 자유가 거의 남지 않으므로, 직선을 하나씩 차례로 훑기만 하면 빠져나가는 도형이 없다고 확신할 수 있습니다.
1STEP 1

점에 이름을 붙이고, 접어 보는 것이 무엇인지 확인하기

점에 이름을 붙이고 접어 보는 것이 무엇인지 정합니다.

2STEP 2

접는 선이 놓일 수 있는 자리를 따져 보기

접는 선이 놓일 수 있는 자리는 몇 곳뿐입니다.

3STEP 3

점판 자체의 대칭을 이용해 일거리를 절반으로 줄이기

점판 자체의 대칭으로 일거리를 절반으로 줄입니다.

4STEP 4

접는 선이 빨간색 점을 지나는 긴 대각선일 때 — 네 가지

긴 대각선이 접는 선이면 4가지가 나옵니다.

(마주 보는 꼭짓점) ∈ {한가운데, 오른쪽 아래} × (마주 비치는 짝) ∈ {{위쪽 가운데, 왼쪽 가운데}, {오른쪽 위, 왼쪽 아래}, {오른쪽 가운데, 아래쪽 가운데}}
5STEP 5

접는 선이 첫째와 둘째 세로줄 사이일 때 — 새 도형 하나

두 세로줄 사이가 접는 선이면 1가지가 더 나옵니다.

6STEP 6

접는 선이 가운데 세로줄일 때 — 새 도형 하나

가운데 세로줄이 접는 선이면 1가지가 더 나옵니다.

{위쪽 가운데, 한가운데}, {위쪽 가운데, 아래쪽 가운데} → 빨간색 점, 위쪽 가운데, 오른쪽 위가 한 직선 위 → 사각형이 아님
7STEP 7

비스듬한 접는 선 두 개 — 새 도형 하나

비스듬한 접는 선으로 1가지가 더 나옵니다.

8STEP 8

목록을 모으고 하나하나 접어 확인하기

모두 모으면 7가지입니다.

정답
7 가지
4 + 1 + 1 + 1 = 7
개수의 크기가 그럴듯합니다. 나머지 세 꼭짓점을 검은 점 여덟 개 중에서 고르는 방법이 56가지인데, 그중에서 사각형이 되고 접히기까지 하는 것은 몇 개 되지 않는 것이 당연합니다. 게다가 이번에는 도형이 아니라 접는 선을 훑었고, 접는 선은 일곱 개뿐이며 그중 실제로 따져야 할 것은 다섯 개였습니다. 찾은 도형은 모두 직접 접어 확인했고, 접는 선의 방향마다 성격이 다른 도형이 나왔습니다. 똑바로 선 접는 선에서는 직사각형과 정사각형이, 비스듬한 선에서는 사다리꼴이, 꼭짓점을 지나는 대각선에서는 연 모양과 화살촉이 나왔습니다. 일곱 가지 중 둘은 안쪽으로 파인 모양인데 이것도 사각형입니다. 파인 사각형도 꼭짓점이 네 개, 곧은 변이 네 개이니까요. 여기서 분명히 말해 둘 것이 하나 있습니다. 문제집은 점판을 여섯 개만 주므로 책을 따라가는 사람은 여섯 개만 그리게 됩니다. 그러나 가능한 접는 선을 전부 확인하면 답은 일곱 가지입니다. 여섯 개에 빠진 일곱 번째는 빨간색 점, 한가운데 점, 오른쪽 위 점, 아래쪽 가운데 점으로 만든 똑바로 선 화살촉 모양이고, 네 변의 길이가 차례로 √(2), √(2), √(5), √(5)이며 가운데 세로줄을 따라 접으면 자기 자신 위에 꼭 겹칩니다. 점판이 하나 모자란 것이지 답이 여섯 가지인 것이 아닙니다.
핵심 정리

도형을 쫓아다니지 말고 접는 선을 먼저 쫓으세요. 접는 선은 몇 개 없고, 하나만 정해지면 꼭짓점이 어느 점이어야 하는지가 그 자리에서 정해집니다.

  • 점에 이름을 붙이고, 접어 보는 것이 무엇인지 확인하기
  • 접는 선이 놓일 수 있는 자리를 따져 보기
  • 점판 자체의 대칭을 이용해 일거리를 절반으로 줄이기
  • 접는 선이 빨간색 점을 지나는 긴 대각선일 때 — 네 가지
  • 접는 선이 첫째와 둘째 세로줄 사이일 때 — 새 도형 하나
  • 접는 선이 가운데 세로줄일 때 — 새 도형 하나
  • 비스듬한 접는 선 두 개 — 새 도형 하나
  • 목록을 모으고 하나하나 접어 확인하기