삼각형의 무게중심

삼각형의 세 중선이 한 점에서 만나는 이유

2014. 11. 9. 15:30

삼각형의 중선에 이어서 삼각형의 무게중심이라는 걸 공부합니다. 삼각형의 내심, 외심과 달리 삼각형의 중선이 한 점에서 만나는 이유에 대한 내용이 빠져있어서 이 글에서 추가로 설명합니다. 삼각형의 외심, 내심은 합동인 삼각형을 이용해서 증명했는데, 삼각형의 중선이 한 점에서 만나 삼각형의 무게중심이 되는 이유는 닮음인 삼각형을 이용해서 증명합니다.

이 글에는 삼각형의 세 중선이 한 점에서 만나는 이유만 설명되어 있으므로 삼각형의 중선과 삼각형의 무게중심에 대한 더 자세한 내용은 삼각형의 무게중심과 삼각형의 중선을 참고하세요.

삼각형의 중선이 한 점에서 만나는 이유를 이해하려면 삼각형의 중점 연결 정리에 대해 알고 있어야 합니다. 삼각형의 세 중선이 한 점에서 만나는 이유를 증명하는 내용은 무게중심의 성질을 설명하는 내용과 거의 비슷하니까 잘 이해할 수 있을 거예요.

삼각형의 세 중선이 한 점에서 만나는 이유

△ABC에서 의 중점을 점 F, 의 중점을 점 E라고 해보죠. 점 B와 점 E를 연결한 와 점 C와 점 F를 연결한 가 만나는 점을 점 M이라고 하고요.

삼각형의 무게중심이 한 점에서 만나는 이유 증명 1

와 는 두 변의 중점을 연결한 직선이므로 삼각형의 중점 연결 정리에 따라 가 됩니다.

△MEF와 △MBC를 보세요.

∠MEF = ∠MBC (이므로 평행선에서 엇각)
∠MFE = ∠MCB (이므로 평행선에서 엇각)

∴ △MEF ∽와 △MBC (AA 닮음)

두 삼각형이 닮음이므로 각 대응변의 길이의 비가 같죠? 이 성립합니다.

여기서 우리가 필요한 부분만 가져오면 이죠. 따라서 점 M은 를 2 : 1로 나누는 점이에요. (※ 고등학교에 가면 선분의 내분점이라는 걸 공부하는데, 여기서는 그냥 선분을 나누는 점이라는 정도만 알고 있으면 됩니다.)

이번에는 △ABC에서 의 중점을 점 F, 의 중점을 점 D라고 해보죠. 점 A와 점 D를 연결한 와 점 C와 점 F를 연결한 가 만나는 점을 점 N이라고 하고요.

삼각형의 무게중심이 한 점에서 만나는 이유 증명 2

와 는 두 변의 중점을 연결한 직선이므로 삼각형의 중점 연결 정리에 따라 가 됩니다.

△NDF와 △NAC를 보세요.

∠NDF = ∠NAC (이므로 평행선에서 엇각)
∠NFD = ∠NCA (이므로 평행선에서 엇각)

∴ △NDF ∽와 △NAC (AA 닮음)

두 삼각형이 닮음이므로 각 대응변의 길이의 비가 같죠? 이 성립합니다.

여기서 우리가 필요한 부분만 가져오면 이죠. 따라서 점 N은 를 2 : 1로 나누는 점이에요.

를 2 : 1로 나누는 점이 점 M과 점 N 두 개가 있죠? 이 두 점 사이에는 어떤 관계가 있을까요?

중점은 선분의 두 점 사이의 거리를 절반으로 나누는 점이에요. 이때 두 점과 중점 사이의 거리의 비는 1 : 1이죠? 한 선분에서 중점은 하나밖에 없죠? 그럼 선분의 두 점 사이의 거리를 2 : 1로 나누는 점은 몇 개가 있을까요? 이것도 마찬가지로 하나밖에 없어요. 따라서 를 2 : 1로 나누는 점인 점 M과 점 N은 같은 점이죠.

와 가 한 점 M에서 만나고, 와 가 한 점 N에서 만나는 데 이 두 점 M과 N이 서로 같은 점이므로 삼각형 △ABC의 세 중선 , , 는 한 점에서 만나요.

그리고 삼각형의 세 중선이 만나는 점을 삼각형의 무게중심 G라고 하는데, 삼각형의 무게중심과 삼각형의 중선에 더 자세히 소개되어 있습니다.

삼각형의 세 중선은 한 점에서 만난다.

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삼각형의 무게중심과 삼각형의 중선
 
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삼각형의 무게중심의 좌표, 무게중심 공식

2013. 8. 14. 16:00

삼각형의 무게중심은 중학교 때 공부했어요. 삼각형의 무게중심과 삼각형의 중선

이번에는 앞서 공부한 내분점과 외분점의 좌표 공식을 이용해서 삼각형의 무게중심의 좌표를 구하는 방법을 알아볼 거예요. 공식이 매우 쉬워요. 외우려고 하지 않아도 자동으로 외워지죠.

삼각형의 중점을 연결한 삼각형의 무게중심의 좌표도 구해서 원래 삼각형의 무게중심의 좌표와 어떤 관계가 있는지도 알아볼 거예요

삼각형의 무게중심의 좌표 구하기

삼각형의 각 꼭짓점과 그 대변의 중점을 연결한 선 즉 중선의 교점을 삼각형의 무게중심이라고 하지요? 중선은 어떤 특징이 있나요? 꼭짓점에서 무게중심에 이르는 거리와 무게중심에서 대변의 중점까지의 거리는 2 : 1이에요. 다시 말해 무게중심은 중선을 2 : 1로 내분하는 거죠.

이 성질을 이용해서 삼각형의 세 꼭짓점의 좌표를 알면 무게중심의 좌표를 구할 수 있어요.

삼각형의 무게중심 좌표 구하기

세 점 A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3)로 된 △ABC가 있다고 해보죠. 이때 선분 BC의 중점을 M(x', y'), △ABC의 무게중심을 G(x, y)라고 할게요.

중점은 선분을 1 : 1로 내분하니까 선분 BC의 중점 M의 좌표는 (, )이에요.

A(x1, y1), M(, )을 연결한 선분 AM을 무게중심 G가 2 : 1로 내분하는 성질을 이용해서 점 G의 좌표를 구해보죠.

x 좌표: 

y 좌표: 

좌표 공식인데, 어렵지 않죠?

세 점 A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3)를 꼭짓점으로 하는 △ABC의 무게중심 G의 좌표
△ABC의의 무게중심의 좌표

세 점의 x, y좌표를 다 더해서 3으로 나눴어요. 평균 구하는 것과 같은 방법이네요.

중점을 연결한 삼각형의 무게중심

세 점 A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3)로 된 △ABC가 있을 때, 각 변의 중점을 점 D, 점 E, 점 F라고 하고 이들을 연결한 삼각형을 △DEF라고 해보죠.

중점을 연결한 삼각형의 무게중심

점 D는 선분 BC의 중점이니까 (, )
점 E는 선분 CA의 중점이니까 (, )
점 F는 선분 AB의 중점이니까 (, )

△DEF의 무게중심의 x, y 좌표를 구해보죠.

△DEF의 무게중심의 좌표와 △ABC의 무게중심의 좌표가 같네요.

세 점 A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3)를 꼭짓점으로 하는 △ABC의 무게중심 G의 좌표
= 세 변의 중점을 연결한 삼각형의 무게중심 G의 좌표
△ABC의의 무게중심의 좌표

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정리해볼까요

삼각형의 무게중심의 좌표

  • 세 점 A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3)을 꼭짓점으로 하는 △ABC의의 무게중심 G의 좌표

    △ABC의의 무게중심의 좌표

  • △ABC의 세 변의 중점을 연결한 삼각형의 무게중심 G의 좌표
내분점과 외분점의 관계
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직선의 방정식
 
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삼각형의 무게 중심과 넓이, 삼각형의 중선과 넓이

2012. 10. 24. 12:30

삼각형의 무게중심은 매우 중요한 내용입니다. 꼭 알고 있어야 해요.

이번에는 삼각형의 무게중심과 삼각형 넓이의 관계를 알아볼 거예요. 언제나 그랬듯이 설명은 거창하지만, 결론은 쉬워요. 이 글에서는 딱 하나의 결론만 나와요.

그렇다고 결론만 보지 말고 설명도 잘 보세요. 설명을 잘 이해하지 못하면 응용문제를 풀 수 없거든요.

삼각형의 외심과 내심에서는 넓이와 관련된 내용이 없었으니 헷갈리지는 않을 거예요.

삼각형의 중선과 넓이

먼저 삼각형의 중선과 삼각형의 넓이에 대해서 알아보지요.

삼각형의 중선과 넓이

삼각형의 중선은 한 꼭짓점과 그 대변의 중점을 연결한 선이에요.

△ABC에 중선을 그어서 △ABD, △ACD의 두 삼각형으로 나눴어요.

평행선과 삼각형의 넓이, 높이가 같은 삼각형의 넓이의 비에서 두 삼각형의 높이가 같으면 밑변의 길이의 비와 넓이의 비가 같다고 했어요. 여기서는 밑변의 길이도 같으니 넓이도 같겠죠.

위 그림에서는 로 밑변의 길이가 같아요. 높이도 같고요. 따라서 두 삼각형 △ABD, △ACD의 넓이는 같아요. 즉, 중선으로 나누어진 두 삼각형의 넓이가 같은 거죠.

△ABC의 중선
△ABD = △ACD = △ABC

삼각형의 무게 중심과 넓이

삼각형의 무게 중심과 넓이

△ABC에 세 중선을 그 교점을 G라고 해보죠. G는 삼각형의 무게중심이에요.

위에서 봤던 것처럼 중선으로 나누어진 삼각형은 넓이가 같아요.

△ABC의 중선 → △ABD  = △ACD ……… ①

이번에는 무게중심 G와 B, C로 이루어진 삼각형을 보죠.

△GBC의 중선  → △GBD = △GCD ……… ②

연립방정식의 풀이법 - 가감법처럼 ① - ②를 해보면

△ABD - △GBD = △ACD - △GCD
△GAB = △GCA

같은 방법으로 계산하면 결국 △GAB, △GBC, △GCA 세 삼각형의 넓이가 모두 같음을 알 수 있어요.

△ABC에서 삼각형의 무게중심이 G일 때,
△GAB = △GBC  = △GCA = △ABC

조금 더 들어가 볼까요?

△GBC의 중선  → △GBD = △GCD = △GBC

△GCA의 중선  → △GCE  = △GAE = △GCA

△GAB의 중선  → △GAF = △GBF = △GAB

△GAB = △ABC이므로 결국 △GAF = △GBF = △GAB = △ABC이에요. 다른 모든 삼각형에서도 똑같아요.

△ABC에서 삼각형의 무게중심이 G이고 각 변의 중점이 D, E, F일 때
△GBD = △GCD  = △GCE  = △GAE = △GAF = △GBF
= △GAB = △GBC = △GCA
= △ABC

다음 평행사변형 ABCD에서 점 O는 두 대각선 와 의 교점, 점 F는 의 중점, 점 E는 와 의 교점이다. □ABCD의 넓이가 30cm2일 때, □OEFC의 넓이를 구하여라.
삼각형의 무게 중심과 넓이 예제

평행사변형의 성질에 따르면 두 대각선은 서로를 이등분해요. 따라서 죠. 도 △ABC의 중선이라는 거죠. 점 E는 두 중선 , 의 교점이므로 무게중심이에요.

를 그어보세요. □OEFC는 넓이가 같은 두 개의 삼각형으로 나누어지는데, 여기서 하나의 삼각형은 전체 삼각형 △ABC의 넓이의 이에요.

□OEFC = △EFC + △EOC= △ABC + △ABC = △ABC에요.

평행사변형과 넓이에서 평행사변형의 대각선으로 나누어진 두 삼각형의 넓이는 평행사변형의 넓이의 절반이에요. △ABC = □ABCD

자 이제 이 식을 위 식에 대입해보죠.

□OEFC = △EFC + △EOC = △ABC = × □ABCD = × 30 = 5(cm2)

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정리해볼까요

삼각형의 무게중심과 넓이

  • 삼각형의 중선으로 나누어진 두 삼각형의 넓이는 같다.
  • 삼각형의 무게중심으로 나누어진 6개의 삼각형의 넓이는 같다. 전체 넓이의
삼각형의 중선과 삼각형의 무게 중심
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삼각형의 무게중심과 삼각형의 중선

2012. 10. 23. 16:00

삼각형의 내심과 외심 기억하고 있죠? 오늘은 또 다른 삼각형의 중심을 공부할 거예요. 바로 삼각형의 무게중심이에요. 너무도 당연한 얘기지만 삼각형의 무게중심은 이름 그대로 무게의 중심입니다.

삼각형의 무게중심은 삼각형의 외심, 삼각형의 내심보다 복잡하지 않고, 내용도 더 적어요. 그래서 더 쉽게 공부할 수 있죠.

무게중심의 정의와 성질을 잘 이해하고, 외심과 내심과 구별할 줄 알아야 합니다.

삼각형의 중선

삼각형의 중선은 이름에서 유추할 수 있어요. 가운데 선이라는 뜻이죠.

삼각형의 중선

삼각형의 중선은 한 꼭짓점과 그 대변의 중점을 연결한 선을 말해요. 삼각형에는 꼭짓점이 세 개니까 중선은 세 개가 있어요.

삼각형의 무게중심

삼각형에는 세 개의 중선이 있죠. 이 세 개의 중선은 한 점에서 만나게 되는데, 이 교점이 바로 삼각형의 무게중심이에요. 보통은 Gravity의 첫 글자를 따서 G라고 써요. (삼각형의 세 중선이 한 점에서 만나는 이유)

삼각형의 외심은 세 변의 수직이등분선의 교점이고, 무게중심은 그냥 이등분선의 교점이에요. 둘의 차이를 잘 구별하세요.

삼각형의 중점에는 중요한 성질이 하나 있어요. 삼각형의 한 중선에는 꼭짓점, 무게중심, 대변의 중점의 세 점이 있죠? 이 세 점 사이의 거리에 관한 성질이에요.

꼭짓점 ~ 무게중심 : 무게중심 ~ 대변의 중점 = 2 : 1
삼각형의 무게중심

왜 그런지 알아볼까요?

삼각형 무게중심의 성질 증명

의 중점 점 E와 점 F를 연결하면, 두 변의 중점을 연결한 직선이므로 삼각형의 중점 연결 정리에 의해 가 됩니다.

△GEF와 △GBC를 보세요.

∠GEF = ∠GBC (이므로 평행선에서 엇각)
∠GFE = ∠GCB (이므로 평행선에서 엇각)

∴ △GEF ∽와 △GBC (AA 닮음)

두 삼각형이 닮음이므로 각 대응변의 길이의 비가 같죠? 이 성립합니다.

여기서 우리가 필요한 부분만 가져오면 이죠.

점 F와 점 D를 연결해서 같은 방법을 이용하면 도 구할 수 있지요.

결국, 꼭짓점에서 무게중심에 이르는 거리와 무게중심에서 대변의 중점까지의 거리는 2 : 1이 성립함을 알 수 있어요.

△ABC의 무게중심이 점 G이고, △GBC의 무게중심이 점 G'다. = 18cm일 때 를 구하여라.

꼭짓점 ~ 삼각형의 무게중심 : 무게중심 ~ 대변의 중점 = 2 : 1이므로 무게중심에서 대변의 꼭짓점까지의 거리는 중선의 1/3이죠.

꼭짓점에서 무게중심까지의 거리는 중선의 2/3이니까

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정리해볼까요

삼각형의 무게중심

  • 삼각형의 중선: 한 꼭짓점과 대변의 중점을 연결한 직선
  • 삼각형의 무게중심: 세 중선의 교점
  • 꼭짓점 ~ 무게중심 : 무게중심 ~ 대변의 중점 = 2 : 1
사다리꼴의 중점 연결 정리, 등변사다리꼴의 중점 연결 정리
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삼각형의 무게 중심과 넓이
 
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중2 수학 목차

2012. 5. 20. 12:30

중학교 2학년 수학 목차입니다.

각 목차의 순서에 맞게 따라서 공부하시면 진도 걱정없이 학습할 수 있어요. 혹시 빠진 내용이 있거나 추가하고 싶은 내용이 있으면 언제든 댓글 남겨주세요.

중1 수학 목차
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  1. 유리수
  2. 식의 계산
  3. 연립방정식
  4. 부등식
  5. 일차함수

 

  1. 도형의 성질
  2. 도형의 닮음
  3. 피타고라스의 정리
  4. 확률
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