수끼리는 등호로 비교한다 — AB=CD는 두 길이가 같다는 말이었다. 그런데 도형 그 자체가 "같다"는 건 무슨 뜻일까. 첫 차시에 미뤄 둔 이 질문에 이제 답한다.
두 도형을 합동이라 함은, 한쪽을 옮기고 돌리고 (필요하면) 뒤집어 다른 쪽에 완전히 포갤 수 있다는 뜻이다. 기호는 ≅ — 모양이 같다는 ∼ 위에 크기가 같다는 =를 얹은 합성 글자다. 종이 두 장을 겹쳐 오려 낸 삼각형 두 개, 도장 두 번 찍은 무늬 — 그것이 합동이다. 뒤집기도 허용된다는 점을 눈여겨 두자: 거울에 비친 짝도 합동이다(옮기고 돌리고 뒤집는 이 동작들은 마지막 단원에서 "변환"이라는 이름으로 다시 만난다).
표기가 대응을 선언한다
합동인 두 삼각형 — 같은 눈금 수끼리, 같은 색 각끼리 포개진다.
포개려면 무엇이 어디에 겹치는지가 정해져야 한다. 그래서 삼각형의 합동 표기는 꼭짓점의 순서로 대응을 선언한다:
△ABC≅△DEF는A↔D,B↔E,C↔F
라는 뜻이다. 같은 자리에 적힌 꼭짓점끼리 포개진다. 반직선 AB에서도, 순서쌍 (2,3)에서도 그랬듯 — 기호의 순서가 정보다.△ABC≅△DEF와 △ABC≅△EDF는 다른 주장이다.
대응이 정해지면 여섯 개의 등식이 쏟아진다. 포개지는 변끼리(대응변), 포개지는 각끼리(대응각) 같을 수밖에 없으니:
AB=DE,BC=EF,CA=FD,∠A=∠D,∠B=∠E,∠C=∠F.
합동인 도형의 대응 부분은 서로 같다 — 합동의 정의를 한 방향으로 읽은 것이고, 앞으로 증명에서 근거 칸에 수없이 등장할 문장이다. 거꾸로 여섯이 전부 같으면 포개지니 합동이다 — 정의는 양방향으로 읽는다는 것, 그대로다.
예제 1 · 대응 읽기
△ABC≅△XYZ일 때, (1) ∠B의 대응각 (2) 변 ZX와 같은 변을 답하여라.
풀이. 순서를 나란히 놓는다: A↔X, B↔Y, C↔Z.
(1) ∠B의 대응각은 같은 둘째 자리의 ∠Y. (2) ZX는 셋째–첫째 꼭짓점을 잇는 변이므로 대응변은 CA — 즉 ZX=CA.
합동에서 정보 꺼내기
합동 선언 하나는 등식 여섯 개짜리 창고다. 필요한 것을 정확히 꺼내 다른 도구와 잇는 연습을 하자.
예제 2 · 합동과 내각합의 합작
△ABC≅△DEF이고 ∠A=52°, ∠E=61°다. ∠C를 구하여라.
풀이.∠E의 대응각은 ∠B이므로 ∠B=61°. 이제 삼각형 ABC 안에서 내각합 정리를 쓰면
합동 관계는 등호와 같은 문법을 따른다 — △ABC≅△ABC(반사성), △ABC≅△DEF이면 △DEF≅△ABC(대칭성), 두 합동을 이으면 합동(추이성). 등식의 성질 표에 있던 세 줄이 도형에도 그대로 있는 셈이라, 근거 칸에서 같은 이름으로 쓴다.
한 가지 흔한 착각은 미리 끊어 두자. 세 각이 각각 같으면 합동일까? 아니다 — 크기가 다른 두 정삼각형이 반례다. 세 각이 전부 60°로 같지만 한쪽이 다른 쪽을 덮지 못한다. 각은 모양만 정하고 크기를 정하지 못한다(모양만 같은 이 관계는 닮음이라는 이름으로 나중에 제대로 다룬다).
그렇다면 반대로, 여섯 등식을 전부 확인해야만 합동이라 부를 수 있을까? 그건 너무 비싸다. 실은 딱 세 개만 잘 고르면 나머지 셋이 공짜로 따라온다 — 어떤 세 개면 되는지, 왜 되는지가 다음 두 차시의 이야기다.
Goals
State the definition of congruence and read the correspondence out of the notation △ABC≅△DEF.
Extract the correct equations for corresponding sides and angles from a congruence statement.
Combine congruence with the angle sum and with equations to find lengths and angles.
Know, by counterexample, that three equal angles do not make triangles congruent.
"Equal," the figure edition
Numbers are compared with the equals sign — AB=CD said two lengths match. But what should it mean for figures themselves to be "equal"? That question was postponed in the very first lesson; now it gets its answer.
Two figures are congruent when one can be slid, turned, and (if needed) flipped so that it fits exactly on the other. The symbol is ≅ — a composite character: ∼ for same shape with = for same size stacked on top. Two triangles cut from stacked sheets of paper, two prints of the same stamp — that is congruence. Note that flipping is allowed: a mirror-image partner is congruent too. (Sliding, turning, flipping — these moves return in the final unit under the name transformations.)
The notation declares the correspondence
Two congruent triangles — matching tick counts fit together, matching colors fit together.
To fit one figure onto another, you must say what lands where. So triangle congruence notation declares the matching through the order of the vertices:
△ABC≅△DEFmeansA↔D,B↔E,C↔F.
Vertices written in the same position land on each other. Just as with the ray AB and the ordered pair (2,3) — the order inside the symbol is information.△ABC≅△DEF and △ABC≅△EDF are different claims.
Once the correspondence is fixed, six equations pour out. The sides that land on each other (corresponding sides) and the angles that land on each other (corresponding angles) can't help but match:
AB=DE,BC=EF,CA=FD,∠A=∠D,∠B=∠E,∠C=∠F.
Corresponding parts of congruent figures are equal — the definition of congruence read in one direction, and a sentence you will cite in reason columns countless times. Read the other way: if all six match, the figures fit, so they are congruent. Definitions run both ways, as always.
Example 1 · Reading a correspondence
Given △ABC≅△XYZ: (1) which angle corresponds to ∠B? (2) which side equals ZX?
Solution. Line up the orders: A↔X, B↔Y, C↔Z.
(1) ∠B corresponds to the second-position angle ∠Y. (2) ZX joins the third and first vertices, so its correspondent is CA — that is, ZX=CA.
Withdrawing information from a congruence
One congruence statement is a warehouse of six equations. The skill is withdrawing exactly what you need and wiring it to other tools.
Example 2 · Congruence and the angle sum, working together
△ABC≅△DEF, with ∠A=52° and ∠E=61°. Find ∠C.
Solution. The correspondent of ∠E is ∠B, so ∠B=61°. Now the angle sum inside triangle ABC:
∠C=180−52−61=67°.
Check: 52+61+67=180 ✓. Congruence ferries an angle over from the other triangle; the angle sum finishes the job.
The grammar of congruence — and one counterexample
Congruence follows the same grammar as equality — △ABC≅△ABC (reflexive), if △ABC≅△DEF then △DEF≅△ABC (symmetric), and two congruences chain into one (transitive). The three rows from the properties-of-equality table live on for figures, cited by the same names.
One popular illusion deserves an early burial. If three angles match, are the triangles congruent? No — two equilateral triangles of different sizes are the counterexample. All angles are 60° on both sides, yet neither covers the other. Angles fix shape only, never size. (Same shape without same size has its own name, similarity, treated properly later.)
Then the opposite worry: must we really verify all six equations before declaring congruence? That would be extravagant. In fact just three, well chosen, force the other three for free — which three suffice, and why, is the story of the next two lessons.
The correspondence is A↔P, B↔Q, C↔R. PQ corresponds to AB, so PQ=7. ∠B corresponds to ∠Q, so ∠B=40°.
문제Problem 4몸풀기Warm-up
"△ABC≅△DEF"와 "△ABC≅△EDF"는 같은 주장인가?
Are "△ABC≅△DEF" and "△ABC≅△EDF" the same claim?
정답과 풀이Answer & solution
정답 · 다른 주장이다
Answer · No — different claims
앞은 A↔D, B↔E를, 뒤는 A↔E, B↔D를 선언한다 — 포개는 방법이 다르다. 이를테면 앞에서는 AB=DE가 나오지만 뒤에서는 AB=ED… 변으로는 같아 보여도 각을 보면 갈린다: 앞은 ∠A=∠D, 뒤는 ∠A=∠E. 꼭짓점 순서가 곧 정보다.
The first declares A↔D, B↔E; the second declares A↔E, B↔D — different ways of fitting. The angles expose the difference immediately: the first gives ∠A=∠D, the second ∠A=∠E. Vertex order is information.
핵심Core
이 차시의 목표 수준the target level for this lesson
문제Problem 5핵심Core
△ABC≅△DEF이고 ∠D=48°, ∠B=73°다. ∠F를 구하여라.
△ABC≅△DEF, with ∠D=48° and ∠B=73°. Find ∠F.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · ∠F=59°
Answer · ∠F=59°
대응으로 ∠A=∠D=48°이고, ∠E=∠B=73°. 삼각형 DEF의 내각합에서
∠F=180−48−73=59°.
검산: 48+73+59=180 ✓. (∠F의 대응각 ∠C를 삼각형 ABC에서 구해도 같은 답이 나온다 — 두 길 검산이 된다.)
By correspondence, ∠A=∠D=48° and ∠E=∠B=73°. The angle sum in triangle DEF gives
∠F=180−48−73=59°.
Check: 48+73+59=180 ✓. (Computing the correspondent ∠C inside triangle ABC gives the same value — a two-route check.)
문제Problem 6핵심Core
△ABC≅△DEF이고 AB=3x+2, DE=5x−8이다. AB를 구하여라.
△ABC≅△DEF, with AB=3x+2 and DE=5x−8. Find AB.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · AB=17
Answer · AB=17
AB와 DE는 대응변이므로 같다:
3x+2=5x−8⟹10=2x⟹x=5.
AB=3(5)+2=17. 검산: DE=5(5)−8=17 — 일치 ✓.
AB and DE are corresponding sides, hence equal:
3x+2=5x−8⟹10=2x⟹x=5.
AB=3(5)+2=17. Check: DE=5(5)−8=17 — agreed ✓.
문제Problem 7핵심Core
그림의 사각형 ABCD에서 대각선 AC를 그었더니 △ABC≅△CDA가 성립한다.
(1) AB와 같은 변은? (2) 변 AC의 대응변은?
대각선 AC가 사각형을 두 삼각형으로 가른다.
In quadrilateral ABCD in the figure, diagonal AC is drawn, and △ABC≅△CDA holds.
(1) Which side equals AB? (2) What is the correspondent of side AC?
Diagonal AC splits the quadrilateral into two triangles.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · (1) CD (2) CA — 자기 자신
Answer · (1) CD (2) CA — itself
대응은 A↔C, B↔D, C↔A.
(1) AB의 대응변은 첫째–둘째 자리인 CD: AB=CD. (같은 방식으로 BC=DA — 마주 보는 두 쌍의 변이 각각 같다는 사실이 벌써 나왔다. 이 사각형이 평행사변형이라는 것과 이 합동이 왜 성립하는지는 사각형 단원의 큰 주제다.)
(2) AC의 대응변은 CA — 자기 자신이다. 두 삼각형이 공유하는 변은 대응에서 스스로와 짝이 된다. 나중 증명들에서 "공통변"이 반사성으로 등장하는 이유다.
The correspondence is A↔C, B↔D, C↔A.
(1) The correspondent of AB is the first-to-second side CD: AB=CD. (Likewise BC=DA — both pairs of opposite sides equal, already. Why this congruence holds, and that this quadrilateral is a parallelogram, is a headline of the quadrilaterals unit.)
(2) The correspondent of AC is CA — itself. A shared side partners with itself under the correspondence, which is exactly why "the common side" enters later proofs through the reflexive property.
문제Problem 8핵심Core서술형written response
"둘레가 같은 두 삼각형은 합동이다"라는 주장이 참인지 판정하고, 거짓이라면 반례를 들어라.
Decide whether this claim is true: "two triangles with equal perimeters are congruent." If false, give a counterexample.
힌트Hint
같은 둘레를 서로 다른 세 변으로 나눠 보라.
Split the same perimeter into different triples of sides.
풀이와 채점 기준Solution & grading notes
거짓이다. 반례: 둘레가 12인 두 삼각형 — 변이 4,4,4인 정삼각형과 변이 3,4,5인 삼각형. (3,4,5는 3+4>5로 삼각형 부등식을 통과한다 ✓.) 두 삼각형은 둘레가 같지만 변의 길이 구성이 달라 포개질 수 없다.
둘레는 세 변을 합쳐 버린 정보라, 각 변이 얼마인지를 잃는다 — 요약된 수 하나가 도형 전체를 결정하지 못하는 것이다. 합동을 보장하려면 어떤 정보 묶음이면 충분한지가 다음 차시의 질문이다.
채점 기준. ① "거짓" 판정(1점) ② 둘레가 같고 구성이 다른 구체적 반례 제시 — 삼각형 부등식 확인 포함(1점) ③ 이유 서술(둘레는 변 정보를 잃는다 등)(1점).
False. Counterexample: two triangles of perimeter 12 — the equilateral 4,4,4 and the triangle 3,4,5. (The triple 3,4,5 passes the triangle inequality, 3+4>5 ✓.) Equal perimeters, different side compositions — they cannot fit onto each other.
A perimeter has already merged the three sides into one number, losing what each side was. One summary number cannot pin down a whole figure. Which bundles of information do guarantee congruence is precisely next lesson's question.
Grading. ① The verdict "false" (1 pt) ② a concrete counterexample with equal perimeters and different side triples, triangle inequality checked (1 pt) ③ the reason stated (perimeter loses side information, or equivalent) (1 pt).
문제Problem 9핵심Core
△ABC≅△DEF이고 AB=5, BC=7, DF=6이다. △ABC의 둘레를 구하여라.
△ABC≅△DEF, with AB=5, BC=7, and DF=6. Find the perimeter of △ABC.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · 18
Answer · 18
DF의 대응변은 AC이므로 AC=6. 따라서 둘레는
5+7+6=18.
주어진 세 수 중 하나는 상대 삼각형에서 빌려 왔다는 것 — 합동은 이렇게 정보를 삼각형 사이로 나른다.
The correspondent of DF is AC, so AC=6. Hence the perimeter is
5+7+6=18.
One of the three numbers was borrowed from the other triangle — congruence ferries information between triangles exactly like this.
도전Challenge
아이디어를 결합해야 풀리는 문제problems that take more than one idea
문제Problem 10도전Challenge
사각형 ABCD에서 △ABD≅△CBD다(공통변 BD). ∠ADC=84°일 때 ∠ADB를 구하여라.
In quadrilateral ABCD, △ABD≅△CBD (sharing side BD). If ∠ADC=84°, find ∠ADB.
힌트Hint
∠ADB의 대응각은 어느 각인가 — 그리고 둘이 합쳐 무엇을 이루는가?
Which angle corresponds to ∠ADB — and what do the two of them add up to?
정답과 풀이Answer & solution
정답 · ∠ADB=42°
Answer · ∠ADB=42°
대응 A↔C, B↔B, D↔D에서 ∠ADB의 대응각은 ∠CDB이므로 ∠ADB=∠CDB. 그런데 두 각은 DB를 사이에 두고 이웃하며 합쳐서 ∠ADC를 이룬다(각의 덧셈 공리):
∠ADB+∠CDB=84°⟹2∠ADB=84°⟹∠ADB=42°.
합동이 "같다"를 내놓고 각의 덧셈이 "합"을 내놓으면 방정식이 풀어 준다 — 그리고 결과를 읽으면, DB는 ∠ADC의 이등분선이다. 연을 대각선으로 접으면 접는 금이 꼭짓각을 반으로 가르는 그 장면이다.
From the correspondence A↔C, B↔B, D↔D, the correspondent of ∠ADB is ∠CDB, so ∠ADB=∠CDB. The two angles are adjacent along DB and together form ∠ADC (Angle Addition Postulate):
∠ADB+∠CDB=84°⟹2∠ADB=84°⟹∠ADB=42°.
Congruence supplies "equal," angle addition supplies "sum," and the equation does the rest. Read the result: DBbisects∠ADC — the crease of a folded kite splitting its vertex angle in half.
△ABC≅△DEF, with ∠A=(2x+10)°, ∠D=(3x−20)°, and ∠B=65°. Find ∠F.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · ∠F=45°
Answer · ∠F=45°
∠A와 ∠D는 대응각이므로 같다:
2x+10=3x−20⟹x=30⟹∠A=70°.
∠E=∠B=65°이므로 삼각형 DEF에서
∠F=180−70−65=45°.
검산: ∠D=3(30)−20=70°로 ∠A와 일치 ✓, 70+65+45=180 ✓.
∠A and ∠D correspond, hence are equal:
2x+10=3x−20⟹x=30⟹∠A=70°.
Since ∠E=∠B=65°, the angle sum in triangle DEF gives
∠F=180−70−65=45°.
Check: ∠D=3(30)−20=70°, matching ∠A ✓, and 70+65+45=180 ✓.
경시Contest
대회 스타일competition style
문제Problem 12경시Contest
AB=AC이지만 정삼각형은 아닌 이등변삼각형 ABC가 있다. 꼭짓점 A, B, C를 재배열한 선언 "△ABC≅△XYZ" (XYZ는 A, B, C의 재배열) 중 참인 것은 모두 몇 가지인가?
Triangle ABC is isosceles with AB=AC, but not equilateral. Among the declarations "△ABC≅△XYZ" where XYZ is a rearrangement of A, B, C — how many are true?
힌트Hint
재배열은 모두 3!=6가지 — 각각이 요구하는 등식을 검사하라.
There are 3!=6 rearrangements — test the equations each one demands.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · 2가지
Answer · 2
재배열 여섯 가지를 전수 검사한다. 선언이 참이려면 요구되는 대응변·대응각 등식이 실제로 성립해야 한다.
Check all six rearrangements. A declaration is true only if the side and angle equations it demands actually hold.
△ABC≅△ABC: reflexive — true.
△ABC≅△ACB: swaps B↔C. Demands AB=AC ✓ (given) and ∠B=∠C ✓ (the isosceles base angles — proved two lessons from now) — true.
The remaining four orders (BAC, BCA, CAB, CBA) all send A to B or C, forcing the apex angle ∠A to equal a base angle. Not equilateral means ∠A=∠B — false.
Answer: 2. The count of true declarations is the count of the figure's symmetries — 1 for scalene, 2 for (non-equilateral) isosceles, all 6 for equilateral. The more symmetric the figure, the more ways it fits onto itself.
문제Problem 13경시Contest
직사각형 ABCD를 대각선 BD를 따라 접어, 꼭짓점 A가 점 A′으로 옮겨졌다(그림). ∠ABD=32°일 때 ∠A′BC를 구하여라.
대각선 BD로 접힌 직사각형 — A가 A′으로.
Rectangle ABCD is folded along the diagonal BD, carrying vertex A to the point A′ (see figure). If ∠ABD=32°, find ∠A′BC.
A rectangle folded along BD — A lands at A′.
힌트Hint
접기는 포개기다 — △ABD와 △A′BD의 관계부터.
A fold is a fitting — start with the relationship between △ABD and △A′BD.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · ∠A′BC=26°
Answer · ∠A′BC=26°
접기는 도형을 접는 금에 대해 그대로 포개는 동작이므로 △ABD≅△A′BD. 대응각으로
∠A′BD=∠ABD=32°.
직사각형의 각 ∠ABC=90°에서 ∠DBC=90−32=58°. A′은 BD보다 C 쪽에 있으므로, 반직선 BA′은 ∠DBC의 내부를 지난다. 각의 덧셈 공리로
∠A′BC=∠DBC−∠DBA′=58−32=26°.
검산: ∠ABA′=32+32=64°이고 ∠ABA′+∠A′BC=64+26=90° ✓ — 직사각형의 직각이 복원된다. 종이접기 문제의 두 기둥: 접힌 짝은 합동, 그다음은 각의 덧셈.
Folding lays a figure exactly onto its image across the crease, so △ABD≅△A′BD. Corresponding angles give
∠A′BD=∠ABD=32°.
From the rectangle's right angle ∠ABC=90°, we get ∠DBC=90−32=58°. Since A′ lies on C's side of BD, the ray BA′ passes through the interior of ∠DBC, and angle addition gives
∠A′BC=∠DBC−∠DBA′=58−32=26°.
Check: ∠ABA′=32+32=64°, and ∠ABA′+∠A′BC=64+26=90° ✓ — the rectangle's right angle reassembles. The two pillars of every paper-folding problem: folded partners are congruent, then angle addition.