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[창의 퍼즐] 다각기둥 부피의 일반화
별명은최대열자리이다 2020.03.22 00:55 조회 593

일반적으로 다각기둥의 부피는

V=S    imes h \cdots (1) 로 구한다. (S는 밑넓이, h는 높이)

 

하지만 위의 공식만으로

모든 다각기둥의 부피를 구하는 것에는 좀 무리가 있다.

 

예를 들어보자.

 

위의 그림에서 (1)공식으로 부피를 구할 수 있을까?

구할 수는 있겠지만 쪼개고, 붙이고, 빼는 등 상당히 번거로울 것이다.

실제로 이렇게 구해보면

V=\frac{1}{3}(a+b+c)S

라는 식이 나올 것이다. 

여기서 눈여겨 볼 것은

이 삼각기둥의 부피가 윗면과 아랫면의 넓이와 관계가 없다는 점이다.

 

그러면 이렇게 추론할 수 있다.

"임의의 n각형을 두 밑면으로 하는 다각기둥을 생각하자.

이 다각기둥의 옆면의 길이가  x_{1}, x_{2}, \cdots , x_{n}이고,

다각기둥의 옆면에 모두 수직하며 각 변들이 모두 다각기둥의 옆면 위에 있는 n각형의 넓이를 S라 했을 때,

이 다각기둥의 부피는 

V=\frac{1}{n}\sum_{k=1}^{n}x_{k}S 로 표현된다."

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

위에서 제가 쓴 것이 맞나요?

삼각기둥 공식 구하다가 갑자기 생각난 거라서 충분한 고민은 하지 않은 채로 올렸네요;;

상당히 직관적인 거라 왠지 틀렸을 것 같네요.

 

부탁1. 마지막에 쓴 가설이 틀렸다면 간단한 반례를 보여주세요.

부탁2. 마지막에 쓴 가설이 맞았다면 증명도 해주세요.(너무 궁금합니다!)

부탁3. 이런 것에 대한 선행자료가 있으면 잊으시지 말고 꼭! 댓글로 남겨주세요. (url 등등)

 

\bigstar잡담 게시판에서 넘어왔습니다.

\bigstar이 문제는 비밀댓글로 하지 말고 공개 댓글로 풀이를 나눠 보면 좋겠습니다.

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    리프 Lv.7 2020.03.22 01:10 비밀댓글
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    •  
      리프 Lv.7 2020.03.22 01:12

      실수로 정답확인요청 눌러서 비밀댓글이 됐네요 ㅋㅋㅋㅋ 재업로드 하겠습니다.

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  •  
    리프 Lv.7 2020.03.22 01:14

    사각기둥만 해도 저 가설이 성립하지 않음을 쉽게 알 수 있습니다.

    예를 들어, S가 4(한 변의 길이가 2인 정사각형)인 어떤 도형에서 각 옆면의 길이가 1,2,3,4 라고 했을 때, 공식에 넣으면 부피가 10으로 나오지만 실제 부피(삼각기둥 2개로 분할 후 계산)는 8+12=20으로 나오게 됩니다.

    따라서, 저 식은 성립하지 않고 일반화를 하기에는 무리가 있을 것 같네요.(그냥 삼각기둥 여러개로 분할 후 계산하면 됩니다.)

     

    참고로 저 방식으로 다면체의 부피를 구하는 것은 '삼각기둥 lemma'(공식 명칭인지는 모름)라고 알려져 있고, 2017학년도 서울과고 기출 문제입니다.

    첨부: /resources/comment/2020/03/d1eaa880f00da2905449bcbe6bb1532f.pdf (2017학년도 서울과고 기출 문제, 4페이지 참고)

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