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사고력 · 초6-2 자취

문제

원의 중심이 지나간 경로의 길이

반지름이 1 cm인 원이 길 바깥쪽에 붙은 채 굴러 제자리로 돌아옵니다. (1)의 길은 반지름 3 cm인 원입니다. (2)의 길은 한 변이 5 cm인 정사각형입니다. 원의 중심이 지나간 길의 길이를 각각 구합니다.
(1) 3 cm 1 cm (2) 1 cm 5 cm
내 답
풀이 과정
전략 그림 그리기 — 길을 그려 놓고 원이 굴러가는 여러 위치마다 중심에 점을 찍은 다음 그 점들을 이어 보면, 중심의 경로가 종이 위에 그대로 나타나서 잴 수 있게 됩니다. (1)은 더 쉬운 문제 노릇을 합니다. 경로가 그냥 원 하나로 나오는 데다, 거기서 배우는 단 하나의 생각인 '중심은 길에서 1 cm 떨어져 간다'가 바로 (2)에서 필요한 전부이기 때문입니다. (2)는 변 네 개와 꼭짓점 네 개로 갈라서 풉니다. 그러면 모든 조각이 길이를 바로 읽을 수 있는 선분이거나, 반지름과 중심각을 말할 수 있는 호가 됩니다.
1STEP 1

핵심은 하나, 중심은 길에서 1 cm 떨어져 간다

중심은 길에서 늘 1 cm 떨어져 갑니다.

2STEP 2

(1) 중심의 경로는 반지름 4 cm인 원

(1)의 중심은 반지름 4 cm인 원을 그립니다.

3 cm + 1 cm = 4 cm
3STEP 3

(1) 그 원의 길이 재기

그 원의 길이는 25.12 cm입니다.

4 × 2 × 3.14 = 25.12 (cm)
4STEP 4

(2) 곧은 부분을 모으면 정사각형의 둘레

(2)의 곧은 부분은 모두 20 cm입니다.

5 × 4 = 20 (cm)
5STEP 5

(2) 꼭짓점에서 벌어지는 일

꼭짓점에서는 중심이 를 그립니다.

6STEP 6

(2) 꼭짓점마다 호의 중심각은 90°

호 하나의 중심각은 90도입니다.

180° - 90° = 90°
7STEP 7

(2) 네 개의 호를 모으면 원 하나

네 호를 모으면 원 하나가 됩니다.

90° × 4 = 360°, 1 × 2 × 3.14 = 6.28 (cm)
8STEP 8

(2) 곧은 부분과 굽은 부분 더하기

더하면 (2)는 26.28 cm입니다.

20 + 6.28 = 26.28 (cm)
정답
25.12, 26.28 cm
20 + 6.28 = 26.28
두 답 모두 길이이고 단위가 cm로 나왔으니 우선 맞습니다. (1)에서 경로는 자기가 감싸고 도는 반지름 3 cm인 원의 둘레 3 × 2 × 3.14 = 18.84 cm보다는 길고, 반지름 5 cm인 원의 둘레 31.4 cm보다는 짧아야 하는데 25.12 cm는 그 사이에 있습니다. 게다가 18.84보다 정확히 2 × 3.14 = 6.28 cm 깁니다. 경로가 길보다 반지름 하나만큼 바깥으로 나가 있으니 그럴 만합니다. (2)에서도 중심이 정사각형 바깥을 지나므로 경로는 둘레 20 cm보다 길어야 하고, 더 늘어난 몫이 또 6.28 cm입니다. 이 반복이 진짜 검산입니다. 볼록한 길을 한 바퀴 굴러 돌면, 모퉁이가 뾰족하든 길이 매끈하든 반지름 1 cm인 원 하나만큼이 언제나 더해집니다.
핵심 정리

어떤 길이든 원을 한 바퀴 굴려 돌면, 원의 중심은 그 길의 길이에 자기 크기의 원 하나를 더한 만큼을 갑니다.

  • 핵심은 하나, 중심은 길에서 1 cm 떨어져 간다
  • (1) 중심의 경로는 반지름 4 cm인 원
  • (1) 그 원의 길이 재기
  • (2) 곧은 부분을 모으면 정사각형의 둘레
  • (2) 꼭짓점에서 벌어지는 일
  • (2) 꼭짓점마다 호의 중심각은 90°
  • (2) 네 개의 호를 모으면 원 하나
  • (2) 곧은 부분과 굽은 부분 더하기