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사고력 · 초6-1 쌍대다면체와 준정다면체

문제

데카르트의 정리

정다면체의 한 꼭짓점에 모인 각의 합이 내각이고 360도에서 남은 몫이 외각입니다. 정사면체는 한 외각이 180도, 꼭짓점이 4개, 외각의 합이 720도입니다. 정육면체와 정팔면체의 표를 채우고 규칙을 찾아 정이십면체의 꼭짓점 수를 구합니다.
Regular tetrahedron 180° exterior angle interior angle
내 답
풀이 과정
전략 패턴 찾기 — 이 표는 규칙이 저절로 눈에 띄도록 짜여 있습니다. 서로 다른 세 도형, 서로 다른 세 외각, 서로 다른 세 꼭짓점 수, 그리고 합이 적히는 한 줄이 있습니다. 그러니 먼저 칸을 정직하게 다 채우고, 꼭짓점마다 어떤 각이 모이는지 그림을 그리거나 종이 전개도를 직접 접어 눈으로 확인한 뒤에야 마지막 줄을 내려다봅니다. 합이 모두 같게 나오는 것을 확인하고 나면 (3)은 거꾸로 풀면 됩니다. 합은 알고 있고, 정이십면체 한 꼭짓점에 모인 정삼각형 다섯 개에서 한 외각을 구할 수 있으니, 나누기만 하면 그림에서 꼭짓점을 하나하나 세지 않고도 개수가 나옵니다.
1STEP 1

정사면체 전개도에서 뜻을 읽어 내기

정사면체의 외각은 180도입니다.

60° × 3 = 180°, 360° - 180° = 180°
2STEP 2

정육면체의 한 외각 구하기

정육면체의 외각은 90도입니다.

90° × 3 = 270°, 360° - 270° = 90°
3STEP 3

정육면체의 꼭짓점을 세고 곱하기

꼭짓점 8개를 곱하면 720도입니다.

4 + 4 = 8, 90° × 8 = 720°
4STEP 4

정팔면체의 한 외각, 꼭짓점 수, 외각의 합

정팔면체도 외각 120도에 꼭짓점 6개로 720도입니다.

60° × 4 = 240°, 360° - 240° = 120°, 1 + 1 + 4 = 6, 120° × 6 = 720°
5STEP 5

표를 채우고 마지막 줄을 내려다보기

표의 마지막 줄이 모두 720도입니다.

180° × 4 = 720°, 90° × 8 = 720°, 120° × 6 = 720°
6STEP 6

(2) 규칙 말하기

규칙은 외각 곱하기 꼭짓점 수는 720도입니다.

(한 외각의 크기) × (꼭짓점의 수) = 720°
7STEP 7

정이십면체의 한 외각 구하기

정이십면체의 외각은 60도입니다.

60° × 5 = 300°, 360° - 300° = 60°
8STEP 8

(3) 거꾸로 풀어 꼭짓점의 수 구하기

거꾸로 풀면 꼭짓점은 12개입니다.

60° × □ = 720° → □ = 720 ÷ 60 = 12
9STEP 9

12개를 전혀 다른 방법으로 확인하기

면의 꼭짓점을 세어 나누어도 12개입니다.

20 × 3 = 60, 60 ÷ 5 = 12
정답
12
720 ÷ 60 = 12
표의 모든 수는 각의 크기이고, 외각은 하나같이 0°와 360° 사이에 있습니다. 그래야만 합니다. 남는 각이 없는 꼭짓점은 평평하게 깔려 입체도형으로 접히지 않기 때문입니다. 세 외각은 도형의 뾰족한 정도를 예상대로 줄 세웁니다. 뾰족한 정사면체가 180°로 가장 크고, 정팔면체가 120°, 정육면체가 90°, 공에 가까운 정이십면체는 60°뿐입니다. 꼭짓점의 수는 4, 6, 8, 12로 반대 방향으로 움직이고, 그래서 곱은 늘 720에 머뭅니다. 다섯 번째 시험으로 정십이면체도 넣어 봅니다. 한 꼭짓점에 108°짜리 정오각형 세 개가 모이므로 외각은 360 - 324 = 36°이고 720 ÷ 36 = 20개인데, 실제 꼭짓점 수와 맞습니다. 마지막으로 면의 각을 세는 방법(20 × 3 = 60개의 자리, 꼭짓점마다 5개, 60 ÷ 5 = 12)도 정이십면체의 12개를 다시 확인해 줍니다.
핵심 정리

입체도형을 펼치면 꼭짓점마다 작은 틈이 남는데, 어떤 정다면체를 골라도 그 틈을 다 더하면 늘 720°예요. 그러니 틈 하나로 720을 나누면 꼭짓점이 몇 개인지 나옵니다.

  • 정사면체 전개도에서 뜻을 읽어 내기
  • 정육면체의 한 외각 구하기
  • 정육면체의 꼭짓점을 세고 곱하기
  • 정팔면체의 한 외각, 꼭짓점 수, 외각의 합
  • 표를 채우고 마지막 줄을 내려다보기
  • (2) 규칙 말하기
  • 정이십면체의 한 외각 구하기
  • (3) 거꾸로 풀어 꼭짓점의 수 구하기
  • 12개를 전혀 다른 방법으로 확인하기