합동을 선언하려면 등식 여섯 개가 성립해야 한다 — 그런데 여섯을 다 확인하는 사람은 없다. 삼각형은 정보 세 조각만 잘 고르면 나머지가 저절로 따라오는 도형이기 때문이다.
기준은 이것이다. 어떤 정보 묶음이 주어졌을 때, 그 정보에 맞는 삼각형을 그려 보라. 그릴 수 있는 삼각형이 (놓인 위치와 방향을 무시하고) 단 하나라면, 같은 묶음을 만족하는 두 삼각형은 같은 삼각형을 두 번 그린 셈이니 합동일 수밖에 없다. 정보가 삼각형을 결정한다고 말한다.
SSS: 변 셋이면 끝
막대 세 개를 끝끼리 이어 삼각형을 만들어 보면 이상한 일이 벌어진다 — 더 이상 아무것도 움직일 수 없다. 네 막대로 만든 사각형은 손으로 밀면 힘없이 찌그러지지만, 삼각형은 버틴다. 세 변의 길이가 모양 전체를 붙들어 버리기 때문이다.
삼각형은 버티고, 사각형은 같은 네 변으로도 찌그러진다.
철교의 트러스, 자전거 프레임, 공사장 비계에 삼각형이 가득한 이유가 이것이다 — 구조물 설계자들은 이 정리를 강철로 쓰고 있는 셈이다.
SSS 합동 조건 — 세 쌍의 대응변이 각각 같으면 두 삼각형은 합동이다.
컴퍼스로도 같은 결론에 닿는다: 밑변을 놓고 두 끝에서 나머지 두 길이를 반지름으로 원을 그리면, 셋째 꼭짓점은 두 원의 교점 — 위아래 두 자리뿐이고 둘은 서로 뒤집은 짝이라 같은 삼각형이다.
SAS: 두 변과 끼인각
두 변과 각 하나로도 결정된다 — 단, 아무 각이나가 아니라 두 변 사이에 끼인 각이어야 한다.
SAS 합동 조건 — 두 쌍의 대응변과 그 끼인각이 각각 같으면 두 삼각형은 합동이다.
왜 결정되는지는 그리는 순서로 보인다. 각을 먼저 그리면 두 변이 뻗을 방향이 고정되고, 두 길이가 그 방향 위의 끝점 둘을 고정한다. 남은 셋째 변은 그 두 점을 잇는 수밖에 없다 — 두 점을 지나는 선분은 하나뿐이니까(첫 공리의 후예다).
SSS와 SAS는 증명 없이 공리로 얹는다. 실은 더 아껴서 하나만 공리로 두고 나머지를 증명해 낼 수도 있지만, 그 절약은 이 과정 밖의 일이다 — 늘 그렇듯 무엇을 공짜로 쓰는지만 분명히 해 두면 된다.
주의
SAS의 "끼인"은 장식이 아니다. 두 변과 끼이지 않은 각(이른바 SSA)은 삼각형을 결정하지 못할 수 있다 — 다음 차시에서 반례로 확인한다. 조건을 쓰기 전에 그 각이 두 변 사이에 있는지부터 확인하는 습관을 들이자.
첫 합동 증명
이제 증명이 도형을 실제로 움직이기 시작한다. 패턴은 셋 — 재료 모으기(변·각 세 조각), 합동 선언(조건 이름 대기), 수확(대응 부분 꺼내기).
예제 1 · 맞꼭지각이 재료가 된다
선분 AC와 BD가 점 M에서 서로를 이등분한다. AB=CD임을 증명하여라.
서로를 이등분하는 두 선분 — M 좌우로 SAS가 성립한다.
증명.
문장
근거
① AM=CM
M은 AC의 중점 — 중점의 정의
② BM=DM
M은 BD의 중점 — 중점의 정의
③ ∠AMB=∠CMD
맞꼭지각 정리
④ △AMB≅△CMD
①, ③, ② — SAS
⑤ AB=CD
합동인 삼각형의 대응변
■
각 ∠AMB가 변 AM과 BM사이에 끼어 있음을 확인하라 — ④에 재료를 ①③② 순서로 적은 것은 변–각–변의 샌드위치를 눈에 보이게 하려는 관례다. 그리고 ③: 아무도 각을 주지 않았지만 맞꼭지각 정리가 무료로 재료를 만들어 냈다. 그림 속에 숨은 공짜 재료 — 맞꼭지각, 그리고 곧 만날 공통변 — 를 찾는 눈이 합동 증명의 절반이다.
예제 2 · 공통변이 재료가 된다
사각형 ABCD에서 AB=AD, CB=CD다. ∠B=∠D임을 증명하여라.
연 모양 — 대각선 AC가 공통변이다.
증명. 대각선 AC를 긋는다.
문장
근거
① AB=AD
주어진 조건
② CB=CD
주어진 조건
③ AC=AC
반사성
④ △ABC≅△ADC
①, ②, ③ — SSS
⑤ ∠B=∠D
합동인 삼각형의 대응각
■
③이 낯익을 것이다 — "BC=BC가 왜 한 줄을 차지하나"라던 그 반사성이, 여기서는 두 삼각형이 공유하는 변을 양쪽 재료로 등록하는 절차로 일한다. 보조선 하나(대각선)를 긋는 순간 사각형 문제가 삼각형 두 개의 문제로 바뀌었다는 점도 눈여겨 두자.
어느 조건인지 읽는 법
주어진 정보를 변(S)과 각(A)으로 세어 배열까지 확인한다 — 변 셋이면 SSS, 변–각–변 샌드위치면 SAS. 각이 두 변 사이에 있지 않으면 (아직은) 어느 조건도 아니다. 재료 하나가 모자랄 때 그림을 뒤지면, 맞꼭지각·공통변·중점·이등분선이 어딘가에서 공짜 재료를 내밀고 있는 경우가 대부분이다.
Goals
State the SSS and SAS congruence criteria, and honor the "included angle" requirement exactly.
Identify which criterion given information matches, and declare the congruence with the correct correspondence.
Write first congruence proofs that recruit shared sides (reflexivity) and vertical angles as ingredients.
Finish a congruence proof by harvesting corresponding parts (CPCTC).
Three instead of six
A congruence declaration needs six equations to hold — yet nobody checks all six. Triangles are figures where three pieces of information, well chosen, drag the rest along automatically.
Here is the standard. Given a bundle of information, try to draw a triangle satisfying it. If only one triangle can be drawn (ignoring where it sits and how it is turned), then any two triangles satisfying that bundle are the same triangle drawn twice — congruent, no escape. We say the information determines the triangle.
SSS: three sides finish the job
Join three rods end to end into a triangle and something strange happens — nothing can move anymore. A four-rod quadrilateral collapses when you push it, but the triangle holds. Three side lengths lock down the entire shape.
The triangle holds; the quadrilateral slumps with the same four sides.
That is why truss bridges, bicycle frames, and scaffolding are full of triangles — structural engineers have been writing this theorem in steel all along.
SSS Congruence Criterion — if three pairs of corresponding sides are equal, the triangles are congruent.
A compass reaches the same verdict: lay down the base, swing arcs of the two remaining lengths from its ends, and the third vertex must be an intersection of the two arcs — just two spots, one above and one below, and they are flipped copies of each other. One triangle.
SAS: two sides and the included angle
Two sides and one angle also determine a triangle — provided the angle is not just any angle but the one included between the two sides.
SAS Congruence Criterion — if two pairs of corresponding sides and their included angles are equal, the triangles are congruent.
Why it determines: draw in order. The angle fixes the directions the two sides leave in; the two lengths fix the endpoints on those directions; and the third side has no choice but to join those two points — only one segment passes through two points (a descendant of our very first postulate).
SSS and SAS join the postulate list without proof. One could be thriftier — postulate just one and prove the others from it — but that economy belongs outside this course. As always, all that matters is being clear about what we use for free.
Watch out
The word "included" in SAS is not decoration. Two sides with a non-included angle (so-called SSA) can fail to determine a triangle — next lesson supplies the counterexample. Before invoking SAS, make it a habit to check that the angle sits between the two sides.
First congruence proofs
Now proofs start moving actual figures. The pattern has three beats — gather ingredients (three pieces: sides, angles), declare the congruence (name the criterion), harvest (pull out corresponding parts).
Example 1 · Vertical angles as an ingredient
Segments AC and BD bisect each other at M. Prove that AB=CD.
Two segments bisecting each other — SAS on either side of M.
Proof.
Statement
Reason
① AM=CM
M is the midpoint of AC — definition of midpoint
② BM=DM
M is the midpoint of BD — definition of midpoint
③ ∠AMB=∠CMD
Vertical Angles Theorem
④ △AMB≅△CMD
①, ③, ② — SAS
⑤ AB=CD
Corresponding sides of congruent triangles
■
Confirm that ∠AMB is included between sides AM and BM — and note the ①③② order in line ④, the customary way of displaying the side–angle–side sandwich. Then look at ③: nobody gave us an angle, yet the Vertical Angles Theorem manufactured one free of charge. Spotting the free ingredients hiding in a figure — vertical angles, and the shared sides coming next — is half of every congruence proof.
Example 2 · A shared side as an ingredient
In quadrilateral ABCD, AB=AD and CB=CD. Prove that ∠B=∠D.
A kite — the diagonal AC is the shared side.
Proof. Draw the diagonal AC.
Statement
Reason
① AB=AD
Given
② CB=CD
Given
③ AC=AC
Reflexive property
④ △ABC≅△ADC
①, ②, ③ — SSS
⑤ ∠B=∠D
Corresponding angles of congruent triangles
■
Line ③ should look familiar — the same reflexive property that once seemed too obvious for a line of its own, now formally registering the shared side as an ingredient for both triangles. And notice what one auxiliary line did: drawing the diagonal turned a quadrilateral problem into a problem about two triangles.
Reading off the right criterion
Count the given pieces as sides (S) and angles (A), then check the arrangement — three sides is SSS; a side–angle–side sandwich is SAS. An angle not between the two sides matches (as yet) no criterion at all. And when one ingredient seems missing, search the figure: a vertical angle, a shared side, a midpoint, a bisector is usually holding out free material somewhere.
배운 것을 그대로 손에 익히는 단계straightforward practice to get moving
문제Problem 1몸풀기Warm-up
두 삼각형에 대해 다음 정보가 주어졌다. 각각 어느 합동 조건에 해당하는지, 혹은 (아직) 어느 조건도 아닌지 답하여라.
(a) 세 쌍의 대응변이 각각 같다.
(b) 두 쌍의 대응변과 그 끼인각이 각각 같다.
(c) 두 쌍의 대응변과, 끼이지 않은 한 각이 각각 같다.
For two triangles, each set of information below is given. Name the congruence criterion each matches — or say it matches none (yet).
(a) Three pairs of corresponding sides are equal.
(b) Two pairs of corresponding sides and their included angles are equal.
(c) Two pairs of corresponding sides and one non-included angle are equal.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · (a) SSS (b) SAS (c) 어느 조건도 아니다
Answer · (a) SSS (b) SAS (c) none
(a)는 SSS, (b)는 SAS 그대로다. (c)는 각이 두 변 사이에 있지 않아 SAS가 아니다 — 이런 배열(SSA)이 합동을 보장하지 못하는 반례를 다음 차시에서 만난다. 조건의 철자만이 아니라 배열까지 확인해야 한다.
(a) is SSS and (b) is SAS, verbatim. (c) is not SAS — the angle isn't between the two sides. A counterexample showing this arrangement (SSA) can fail to force congruence arrives next lesson. Check the arrangement, not just the letters.
문제Problem 2몸풀기Warm-up
△ABC와 △DEF에서 AB=DE, BC=EF, ∠B=∠E다. 두 삼각형은 합동인가? 합동이라면 조건과 함께 올바른 표기로 선언하여라.
In △ABC and △DEF, AB=DE, BC=EF, and ∠B=∠E. Are the triangles congruent? If so, declare it with the criterion and the correct notation.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · 합동 — SAS로 △ABC≅△DEF
Answer · Yes — △ABC≅△DEF by SAS
∠B는 변 AB와 BC 사이에, ∠E는 변 DE와 EF 사이에 끼어 있다 — 변–각–변 샌드위치가 완성되어 SAS다. 대응은 A↔D, B↔E, C↔F이므로 △ABC≅△DEF.
∠B is included between sides AB and BC, and ∠E between DE and EF — the side–angle–side sandwich is complete: SAS. The correspondence is A↔D, B↔E, C↔F, so △ABC≅△DEF.
문제Problem 3몸풀기Warm-up
△ABC와 △DEF에서 AB=EF, BC=FD, CA=DE다. 올바른 대응으로 합동을 선언하여라.
In △ABC and △DEF, AB=EF, BC=FD, and CA=DE. Declare the congruence with the correct correspondence.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · △ABC≅△EFD (SSS)
Answer · △ABC≅△EFD (SSS)
변 셋이 전부 같으니 SSS인데, 대응을 길이가 맞물리게 읽어야 한다. AB=EF에서 A↔E, B↔F가, BC=FD에서 C↔D가 나온다(CA=DE와도 정합 ✓). 따라서 △ABC≅△EFD — △DEF라고 쓰면 틀린 선언이 된다.
All three sides match, so SSS — but the correspondence must follow the lengths. From AB=EF we get A↔E, B↔F; from BC=FD, C↔D (consistent with CA=DE ✓). Hence △ABC≅△EFD — writing △DEF would be a false declaration.
문제Problem 4몸풀기Warm-up
철교의 뼈대나 자전거 프레임은 사각형이 아니라 삼각형으로 짜여 있다. 어느 합동 조건이 그 이유를 설명하는가?
Bridge trusses and bicycle frames are built from triangles, not quadrilaterals. Which congruence criterion explains why?
정답과 풀이Answer & solution
정답 · SSS
Answer · SSS
SSS — 세 변의 길이가 삼각형의 모양을 완전히 결정하므로, 변의 길이가 고정된 삼각형 구조는 찌그러질 다른 모양이 아예 없다. 사각형은 네 변이 같아도 여러 모양(직사각형, 기운 평행사변형, …)이 가능해서 밀면 무너진다.
SSS — three side lengths completely determine a triangle's shape, so a triangle of fixed rods has no other shape available to collapse into. A quadrilateral with the same four sides admits many shapes (rectangle, leaning parallelogram, …), which is why it slumps when pushed.
핵심Core
이 차시의 목표 수준the target level for this lesson
문제Problem 5핵심Core
사각형 ABCD에서 AB=AD, CB=CD이고 ∠BAC=33°다. ∠DAC를 구하여라.
In quadrilateral ABCD, AB=AD, CB=CD, and ∠BAC=33°. Find ∠DAC.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · ∠DAC=33°
Answer · ∠DAC=33°
대각선 AC에 대해 △ABC≅△ADC (SSS — AB=AD, CB=CD, AC 공통·반사성). 대응각으로
∠DAC=∠BAC=33°.
수확을 한 줄로 읽으면 — 연 모양에서 대각선 AC는 ∠A의 이등분선이다.
Across the diagonal AC, △ABC≅△ADC (SSS — AB=AD, CB=CD, and AC shared, by reflexivity). Corresponding angles give
∠DAC=∠BAC=33°.
Read the harvest as one sentence — in a kite, the diagonal ACbisects∠A.
∠A is included between AB and AC, and ∠D between DE and DF, so △ABC≅△DEF by SAS. Corresponding sides give
BC=EF=7.
The criterion builds the bridge; the correspondence carries the value across.
문제Problem 7핵심Core
△ABC와 △DEF에서 AB=DE=5, BC=EF=7, ∠A=∠D=40°다. SAS를 적용할 수 있는가?
In △ABC and △DEF: AB=DE=5, BC=EF=7, ∠A=∠D=40°. Can SAS be applied?
정답과 풀이Answer & solution
정답 · 적용할 수 없다
Answer · No
∠A는 변 AB와 AC의 끼인각이지, 주어진 두 변 AB와 BC의 끼인각이 아니다(AB·BC의 끼인각은 ∠B다). 배열이 변–변–각(SSA)이므로 SAS가 성립하지 않고, 지금 가진 조건으로는 합동을 선언할 수 없다 — 이 배열이 실제로 실패하는 반례가 다음 차시에 나온다.
∠A is included between sides AB and AC — not between the given pair AB and BC (their included angle is ∠B). The arrangement is side–side–angle (SSA), so SAS does not apply, and no criterion we own can declare congruence here — a counterexample where this arrangement genuinely fails appears next lesson.
문제Problem 8핵심Core증명proof
선분 PR와 QS가 점 M에서 서로를 이등분한다. PQ=RS임을 증명하여라.
Segments PR and QS bisect each other at M. Prove that PQ=RS.
힌트Hint
그림에 각이 하나도 주어지지 않았다 — 공짜 각은 어디서 나오는가?
No angle is given anywhere — where does a free angle come from?
풀이와 채점 기준Solution & grading notes
문장
근거
① PM=RM
M은 PR의 중점 — 중점의 정의
② QM=SM
M은 QS의 중점 — 중점의 정의
③ ∠PMQ=∠RMS
맞꼭지각 정리
④ △PMQ≅△RMS
①, ③, ② — SAS
⑤ PQ=RS
합동인 삼각형의 대응변
■
채점 기준. ① 중점의 정의에서 변 두 쌍 추출(1점) ② 맞꼭지각으로 끼인각 확보(1점) ③ SAS 선언(올바른 대응)과 대응변 수확(1점). 재료 순서·표기가 달라도 논리가 완전하면 만점.
Statement
Reason
① PM=RM
M is the midpoint of PR — definition of midpoint
② QM=SM
M is the midpoint of QS — definition of midpoint
③ ∠PMQ=∠RMS
Vertical Angles Theorem
④ △PMQ≅△RMS
①, ③, ② — SAS
⑤ PQ=RS
Corresponding sides of congruent triangles
■
Grading. ① Extracts both side pairs from the midpoint definition (1 pt) ② secures the included angle via vertical angles (1 pt) ③ declares SAS with a correct correspondence and harvests the sides (1 pt). Different ordering or notation earns full credit if the logic is complete.
문제Problem 9핵심Core
호수 건너편 두 지점 A, B 사이의 거리를 직접 잴 수 없다. 그림처럼 뭍에 점 M을 잡고, A와 M을 잇는 직선을 연장해 MA′=MA인 점 A′을, B와 M을 잇는 직선을 연장해 MB′=MB인 점 B′을 표시했다. 이제 무엇을 재면 AB를 알 수 있으며, 그 근거는 무엇인가?
호수 건너 거리 재기 — M 반대편에 복제한다.
The distance between two points A and B across a lake cannot be measured directly. As in the figure, a point M is chosen on land; the line through A and M is extended to a point A′ with MA′=MA, and the line through B and M to a point B′ with MB′=MB. What should you measure to learn AB, and on what grounds?
Measuring across a lake — clone the points past M.
정답과 풀이Answer & solution
정답 · A′B′을 재면 된다 — △MAB≅△MA′B′ (SAS)이므로 A′B′=AB
Answer · Measure A′B′ — since △MAB≅△MA′B′ (SAS), A′B′=AB
물 위를 건너지 않고 뭍에서 A′B′을 재면 그것이 곧 AB다 — 합동은 잴 수 없는 거리를 잴 수 있는 곳으로 복제해 오는 기술이다. 예제의 증명이 그대로 측량 도구가 된 셈이다.
MA=MA′ and MB=MB′ (that is how the points were marked), and ∠AMB=∠A′MB′ (vertical angles). By SAS, △MAB≅△MA′B′, and corresponding sides give A′B′=AB.
Walk on dry land, measure A′B′, and you have AB — congruence is a technique for cloning an unmeasurable distance into a measurable place. The lesson's proof turned surveying tool.
도전Challenge
아이디어를 결합해야 풀리는 문제problems that take more than one idea
문제Problem 10도전Challenge
정사각형 ABCD의 변 BC 위에 점 E, 변 CD 위에 점 F가 있고 BE=CF다. 선분 AE와 BF의 길이를 비교하여라.
On square ABCD, point E lies on side BC and point F on side CD, with BE=CF. Compare the lengths of AE and BF.
힌트Hint
AE와 BF를 각각 어느 삼각형의 변으로 볼 것인가?
Of which triangles can AE and BF be seen as sides?
정답과 풀이Answer & solution
정답 · AE=BF
Answer · AE=BF
△ABE와 △BCF를 비교한다:
AB=BC — 정사각형의 변
∠ABE=∠BCF=90° — 정사각형의 각
BE=CF — 주어진 조건
끼인각이 맞으므로 SAS로 △ABE≅△BCF, 대응변으로 AE=BF.
한 삼각형을 정사각형 중심으로 90° 돌리면 다른 삼각형에 포개진다 — 합동 조건은 그 회전을 눈으로 보지 않고도 종이 위에서 확정해 주는 장치다.
Compare △ABE and △BCF:
AB=BC — sides of the square
∠ABE=∠BCF=90° — angles of the square
BE=CF — given
The angles are included, so △ABE≅△BCF by SAS, and corresponding sides give AE=BF.
Rotate one triangle a quarter turn about the square's center and it lands on the other — the criterion certifies that rotation on paper, no turning required.
문제Problem 11도전Challenge증명proof
△ABC에서 AB=AC이고 M은 BC의 중점이다. 다음 두 가지를 증명하여라.
(1) AM은 ∠BAC를 이등분한다.
(2) AM⊥BC.
In △ABC, AB=AC and M is the midpoint of BC. Prove both:
(1) AM bisects ∠BAC.
(2) AM⊥BC.
힌트Hint
△ABM과 △ACM부터. (2)에서는 같은 두 각이 선형쌍이면 어떻게 되는지 생각하라.
Start with △ABM and △ACM. For (2), ask what happens when two equal angles form a linear pair.
풀이와 채점 기준Solution & grading notes
문장
근거
① AB=AC
주어진 조건
② BM=CM
M은 중점 — 중점의 정의
③ AM=AM
반사성
④ △ABM≅△ACM
①, ②, ③ — SSS
⑤ ∠BAM=∠CAM
대응각 — (1) 증명 끝
⑥ ∠AMB=∠AMC
대응각
⑦ ∠AMB+∠AMC=180°
두 각은 선형쌍
⑧ ∠AMB=90°
⑥을 ⑦에 대입하면 2∠AMB=180° — 양변 ÷2
⑨ AM⊥BC
수직의 정의 — (2) 증명 끝
같은 합동 하나(④)에서 결론 두 개가 나왔다 — 재료비는 한 번, 수확은 두 번. "같은 두 각이 선형쌍이면 각각 90°"라는 ⑥–⑧의 작은 논법은 앞으로도 자주 쓰인다.
채점 기준. ① SSS 합동까지(공통변 반사성 포함)(1점) ② (1)을 대응각으로 수확(1점) ③ (2)를 선형쌍+등식으로 마무리(1점).
Statement
Reason
① AB=AC
Given
② BM=CM
M is the midpoint — definition
③ AM=AM
Reflexive property
④ △ABM≅△ACM
①, ②, ③ — SSS
⑤ ∠BAM=∠CAM
Corresponding angles — (1) done
⑥ ∠AMB=∠AMC
Corresponding angles
⑦ ∠AMB+∠AMC=180°
The two angles form a linear pair
⑧ ∠AMB=90°
Substitute ⑥ into ⑦: 2∠AMB=180° — divide by 2
⑨ AM⊥BC
Definition of perpendicular — (2) done
One congruence (④), two conclusions — ingredients paid once, harvested twice. The little move in ⑥–⑧, "equal angles in a linear pair are each 90°," will serve again and again.
Grading. ① Reaches the SSS congruence, shared side by reflexivity (1 pt) ② harvests (1) as corresponding angles (1 pt) ③ finishes (2) with the linear pair and algebra (1 pt).
두 각이 같은 각 ∠BAG의 여각이므로, 같은 각의 여각 정리로 ∠BAE=∠DAG. 이제 SAS로 △ABE≅△ADG이고, 대응변으로 BE=DG.
작은 정사각형을 A 중심으로 돌려도 BE=DG는 유지된다 — 재료 세 개(변·변·여각 관계) 어느 것도 회전에 흔들리지 않기 때문이다. U2의 여각 정리가 합동의 끼인각을 만들어 주는 다리 노릇을 했다.
Compare △ABE and △ADG. AB=AD (sides of the big square) and AE=AG (sides of the small one). The included angles remain:
∠BAE+∠BAG=∠EAG=90°,∠DAG+∠BAG=∠BAD=90°.
Both are complements of the same angle ∠BAG, so the Congruent Complements Theorem gives ∠BAE=∠DAG. Now SAS yields △ABE≅△ADG, and corresponding sides give BE=DG.
Spin the small square about A and BE=DG persists — none of the three ingredients (side, side, complement relation) is disturbed by the rotation. Unit 2's complements theorem served as the bridge that manufactured the included angle.
문제Problem 13경시Contest서술형written response
각도기 없이, 컴퍼스와 자만으로 주어진 각 ∠O를 새 반직선 위에 복사하는 고전 절차는 이렇다.
① O를 중심으로 원호를 그려 ∠O의 두 변과 만나는 점을 A, B라 한다.
② 새 반직선의 끝점 O′에서 같은 반지름으로 원호를 그려 반직선과 만나는 점을 A′이라 한다.
③ 컴퍼스를 A, B 사이 거리만큼 벌려, A′을 중심으로 원호를 그려 ②의 원호와 만나는 점을 B′이라 한다.
④ 반직선 O′B′을 긋는다.
이렇게 만든 ∠A′O′B′이 ∠O와 같은 이유를 설명하여라.
Without a protractor — compass and straightedge only — the classical procedure for copying a given angle ∠O onto a new ray runs:
① Draw an arc centered at O, meeting the two sides of ∠O at points A and B.
② From the new ray's endpoint O′, draw an arc of the same radius, meeting the ray at A′.
③ Open the compass to the distance from A to B; from A′, draw an arc meeting the arc of ② at B′.
④ Draw the ray O′B′.
Explain why the resulting ∠A′O′B′ equals ∠O.
힌트Hint
△OAB와 △O′A′B′의 세 변을 절차에서 찾아라.
Find the three sides of △OAB and △O′A′B′ inside the procedure.
풀이와 채점 기준Solution & grading notes
절차가 만든 두 삼각형 △OAB와 △O′A′B′의 세 변을 검사한다:
OA=O′A′이고 OB=O′B′ — ①과 ②·③에서 같은 반지름의 원호 위 점들이므로.
AB=A′B′ — ③에서 컴퍼스가 A, B 사이 거리를 그대로 옮겼으므로.
SSS로 △OAB≅△O′A′B′이고, 대응각으로 ∠A′O′B′=∠AOB=∠O.
각도기는 각을 재지만, 컴퍼스는 각을 삼각형으로 번역해 통째로 옮긴다 — 그 번역의 정당성이 SSS다. 자와 컴퍼스 작도가 "왜 되는가"는 언제나 어떤 합동·성질의 증명 문제이고, 이것이 그 첫 사례다.
채점 기준. ① 반지름 논거로 두 쌍의 변이 같음을 확인(1점) ② 옮긴 거리로 셋째 변 확인(1점) ③ SSS 선언과 대응각 수확(1점).
Inspect the three sides of the two triangles the procedure built, △OAB and △O′A′B′:
OA=O′A′ and OB=O′B′ — all four are radii of equal-radius arcs, from ① and ②–③.
AB=A′B′ — step ③ carried the distance from A to B unchanged.
By SSS, △OAB≅△O′A′B′, and corresponding angles give ∠A′O′B′=∠AOB=∠O.
A protractor measures an angle; a compass translates the angle into a triangle and moves it whole — and SSS is what legitimizes the translation. Why any straightedge-and-compass construction works is always a congruence-or-property proof in disguise, and this is the first instance.
Grading. ① Confirms the two side pairs by the radius argument (1 pt) ② confirms the third side by the carried distance (1 pt) ③ declares SSS and harvests the corresponding angle (1 pt).