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사고력 · 초6-1 쌍대다면체와 준정다면체

문제

준정다면체

세 줄을 선으로 이어야 합니다. 왼쪽은 정다면체, 가운데는 변형하는 방법, 오른쪽은 나온 준정다면체입니다. 줄마다 하나씩 짝을 이룹니다. 세 줄을 알맞게 잇습니다.
Regular polyhedron Method Semiregular polyhedron Made by slicing a regular tetrahedron through the points that divide each of its edges into 3 equal parts. Made by slicing a regular octahedron through the points that divide each of its edges into 3 equal parts. Made by slicing a cube through the points that divide each of its edges into 2 equal parts. Made by pulling the faces of a regular dodecahedron apart by a suitable gap and filling in the spaces between them with equilateral triangles.
내 답
풀이 과정
전략 공간 상상하기 — 완성된 도형을 통째로 머릿속에 그리려 하지 않고, 질문을 꼭짓점 하나로 줄이겠습니다. 한 번 자르면 꼭짓점 하나가 어떻게 되고 면 하나가 어떻게 되는가, 이 두 가지만 보면 됩니다. 답은 짧습니다. 면 k개가 모인 꼭짓점은 변이 k개인 면이 되고, 원래 면은 모서리 쪽이 깎입니다. 이 둘을 합치면 새 도형이 어떤 두 가지 면으로 이루어지는지 알 수 있습니다. 오른쪽 줄의 네 그림은 면의 조합이 육각형과 삼각형, 정사각형과 삼각형, 육각형과 정사각형, 오각형과 삼각형으로 모두 다르므로 조합만 말하면 그림을 고를 수 있고, 하나씩 짝지을 때마다 남은 선택지도 줄어듭니다.
1STEP 1

쉬운 쪽부터: 왼쪽 줄과 방법 잇기

가운데 방법에 적힌 이름으로 왼쪽을 먼저 잇습니다.

2STEP 2

꼭짓점 하나를 자르면 무엇이 생기는가

꼭짓점을 자르면 그 자리에 새 면이 생깁니다.

한 꼭짓점에 모인 면의 수 = k → 새로 생기는 면은 k각형
3STEP 3

자르면 원래 면은 어떻게 되는가

3등분점에서 자르면 원래 면의 변이 두 배가 됩니다.

3등분하는 점에서 자를 때: n각형 → 2n각형, 중점에서 자를 때: n각형 → n각형
4STEP 4

정사면체에 두 규칙 적용하기(첫째 방법)

정사면체를 자르면 육각형과 삼각형이 나옵니다.

3 × 2 = 6 (육각형 면), k = 3 (삼각형 면)
5STEP 5

정팔면체에 두 규칙 적용하기(둘째 방법)

정팔면체를 자르면 육각형과 사각형이 나옵니다.

3 × 2 = 6 (육각형 면), k = 4 (정사각형 면)
6STEP 6

정육면체에 두 규칙 적용하기(셋째 방법)

정육면체를 중점에서 자르면 사각형과 삼각형입니다.

n = 4 (정사각형 면은 정사각형으로 남음), k = 3 (삼각형 면)
7STEP 7

정십이면체 방법(넷째)을 읽고 마지막 그림 확인하기

남은 방법은 정십이면체이므로 마지막 그림과 이어집니다.

8STEP 8

일대일로 이어졌는지 확인하기

세 줄이 하나씩 짝지어집니다.

정답
정사면체, 정팔면체, 정육면체, 정십이면체 순
3 × 2 = 6
네 답 모두 준정다면체의 조건을 지킵니다. 정다각형이 정확히 두 가지이고 어느 꼭짓점에서나 배열이 같습니다. 면의 개수도 그림과 맞는 자연수로 떨어집니다. 정사면체는 육각형 4개와 삼각형 4개로 8개, 정팔면체는 육각형 8개와 정사각형 6개로 14개, 정육면체는 정사각형 6개와 삼각형 8개로 14개, 정십이면체는 오각형 12개와 삼각형 80개로 92개인데 그래서 그 도형만 공처럼 보입니다. 두 번째 확인은 어떤 방법도 면을 무에서 만들어 내지 못한다는 점입니다. 원래 면 하나가 새 면 하나가 되고 꼭짓점 하나가 새 면 하나가 되므로 (자른 뒤 면의 수) = (자르기 전 면의 수) + (자르기 전 꼭짓점의 수)입니다. 정사면체는 4 + 4 = 8, 정팔면체는 8 + 6 = 14, 정육면체는 6 + 8 = 14로 셋 다 위의 개수와 일치합니다. 마지막으로 혼자 다른 방법도 제 몫을 합니다. 중점에서 자르는 방법만 면의 변의 수를 두 배로 만들지 않고, 답 그림 중에서도 팔각형 대신 정사각형이 있는 것은 그 하나뿐입니다.
핵심 정리

꼭짓점을 하나 잘라 내면 거기 모여 있던 면마다 변이 하나씩 있는 새 면이 생겨요. 그러니 한 꼭짓점에 무엇이 모였는지만 세어 보면 새 입체도형이 무엇으로 이루어지는지 알 수 있습니다.

  • 쉬운 쪽부터: 왼쪽 줄과 방법 잇기
  • 꼭짓점 하나를 자르면 무엇이 생기는가
  • 자르면 원래 면은 어떻게 되는가
  • 정사면체에 두 규칙 적용하기(첫째 방법)
  • 정팔면체에 두 규칙 적용하기(둘째 방법)
  • 정육면체에 두 규칙 적용하기(셋째 방법)
  • 정십이면체 방법(넷째)을 읽고 마지막 그림 확인하기
  • 일대일로 이어졌는지 확인하기
이어서 풀어볼까요