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코사인법칙으로 예각·직각·둔각 빠르게 판정하기

“가장 긴 변부터 확인했어야 했는데, 피타고라스 관계는 등호일 때만 쓴다”는 학생의 풀이 기록에서 오류가 시작됐다. 코사인법칙에서는 계산보다 먼저 가장 긴 변을 찾고, 그 변의 맞은편 각을 기준으로 판단해야 한다.

한 식에서 출발하는 판정 기준

삼각형의 변을 가장 긴 변을 c, 나머지 두 변을 a, b라고 하자. 가장 긴 변 c의 맞은편 각을 C라 하면

cos C = (a² + b² - c²) / 2ab

  • a² + b² > c²이면 cos C > 0이므로 C는 예각이다.
  • a² + b² = c²이면 cos C = 0이므로 C는 직각이다.
  • a² + b² < c²이면 cos C < 0이므로 C는 둔각이다.

학생 풀이의 오류

처음 풀이에서는 “직각삼각형은 피타고라스 정리를 만족한다”는 사실만 기억해, 등호가 아닌 경우를 판단하지 못했다. 그러나 세 경우의 핵심은 등호 자체가 아니라 두 제곱의 합과 가장 긴 변의 제곱 중 어느 쪽이 큰가를 비교하는 것이다.

서로 다른 세 삼각형 비교

세 변 비교 판정
3, 4, 5 3² + 4² = 5² 직각삼각형
4, 5, 6 4² + 5² = 41 > 36 = 6² 예각삼각형
3, 4, 6 3² + 4² = 25 < 36 = 6² 둔각삼각형

시간 제한 풀이 전략

예를 들어 변의 길이가 3, 4, 6인 삼각형을 보자. 가장 긴 변은 6이고, 나머지 제곱의 합은 25, 6의 제곱은 36이다. 25<36이므로 계산기를 사용하지 않아도 둔각삼각형임을 바로 알 수 있다.

대전전민과외에서 이 유형을 연습할 때도 코사인 값을 직접 구하기보다 먼저 가장 긴 변을 표시하고 제곱을 비교하면 시간과 계산 실수를 함께 줄일 수 있다.

최종 확인

판정 순서는 항상 다음과 같다.

  1. 가장 긴 변 c를 찾는다.
  2. a²+b²와 c²를 비교한다.
  3. 큰 쪽에 따라 예각, 직각, 둔각을 결정한다.
  4. 판정 대상이 가장 긴 변의 맞은편 각임을 확인한다.

따라서 피타고라스 관계는 직각 여부만 확인하는 도구가 아니라, 코사인법칙의 부호와 연결해 세 각의 종류를 구분하는 기준으로 확장할 수 있다.

전민동 고2수학과외 학부모 후기

수학 노트를 펼쳐 보니 답을 적은 뒤쪽에 범위와 조건이 빠졌는지 확인한 흔적이 있더라고요. 해결하지 못한 부분에는 표시도 남겨 두었고요. 예전에는 다시 볼 때 무엇부터 살펴야 할지 정하지 않은 채 지나가는 경우가 많았어요. 저녁을 먹고 방에 들어갔을 때도 이미 공부가 끝난 줄 알았는데, 아이가 문제를 푼 뒤 답부터 보는 대신 단위와 범위를 먼저 확인하고 있었습니다. 전민동 수학과외 이야기를 나누던 때와는 별개로 집에서 본 장면인데, 답을 적은 다음에도 문제에서 요구한 조건이 모두 들어갔는지 한 번 더 짚어 보는 모습이 눈에 띄었어요.

★★★★☆학부모 후기

수학 노트를 새로 바꾼 날이라 그런지 책상 위가 평소보다 눈에 띄었어요. 그날 공부를 마친 뒤 펼쳐 보니 오답 문제에서 처음 잘못 적은 식 하나만 네모로 둘러져 있더라고요. 어디서부터 다시 봐야 하는지 흔적이 남아 있어서 잠깐 멈춰 보게 됐습니다. 전민동 수학과외라는 말을 듣고 관련 이야기를 나누던 때에도 이런 부분을 유심히 보게 됐어요. 예전에는 다음에 확인할 곳을 따로 표시하지 않아서 노트를 다시 펴면 풀이 전체를 처음부터 훑곤 했거든요. 그런데 이번에는 틀린 식 자체를 찾아 수정할 자리를 좁혀 두었어요. 학교 숙제를 끝낸 뒤에도 같은 장면이 보였습니다. 풀이를 전부 표시한 게 아니라 처음 어긋난 식만 찾아 표시했고, 아직 확인하지 못한 부분은 따로 남겨 두었더라고요. 노트 안에 다시 볼 곳과 아직 못 본 곳이 나뉘어 있었습니다.

★★★★★학부모 후기

다음 주말 책상을 정리하다가 아이가 풀어 둔 적분 문제를 잠깐 봤어요. 그래프 한쪽에 교점과 적분 구간의 양 끝을 다시 표시해 놓고, 다시 확인할 부분 하나만 남겨 둔 채 나머지 자료는 덮어 두었더라고요. 전에는 표시가 여러 군데 있어도 무엇을 보려던 건지 알기 어려웠는데, 이번엔 눈에 들어오는 지점이 분명했어요. 전민동 수학과외를 알아보던 중이라 공부한 흔적도 유심히 보게 됐는데, 다음 날 시간표를 확인하던 밤에는 적분 문제의 그래프를 다시 펼쳐 놓고 있었습니다. 교점과 구간 경계를 먼저 짚어 표시한 뒤 그 위치를 기준으로 식을 세운 흔적이 남아 있더라고요. 예전에는 식부터 적고 지나간 경우가 많아서 그래프에 남은 표시만으로는 풀이 방향을 알아보기 어려웠거든요. 이번에는 계산한 식보다 앞쪽에 교점과 경계가 또렷하게 표시돼 있었습니다. 단순히 문제를 풀고 끝낸 게 아니라, 어디를 다시 확인해야 하는지 그래프에서 골라 둔 모습이 보이더라고요.

★★★★☆학부모 후기

수업을 마친 뒤 아이가 오늘은 문제를 거의 다 풀었는데 한 문제가 남아 아쉽다며 풀이를 다시 살펴보는 모습이 기억에 남았습니다. 전민동에서 과외를 시작할 때만 해도 집중이 짧고 복습을 귀찮아했지만, 선생님께서 틀린 이유를 함께 찾아 주시고 무리하게 진도를 재촉하지 않아 공부를 대하는 태도가 한결 편안해졌습니다. 요즘은 수업 중 궁금했던 점을 먼저 이야기해 성적보다 반가운 변화로 느껴집니다.

★★★★★학부모 후기

전민동에서 수학과외를 시작한 뒤 두세 번 수업이 이어지자 아이가 일정에 조금씩 적응하는 모습이 눈에 띄었습니다. 시험을 앞두고도 선생님은 답을 바로 알려주기보다 이해한 부분을 먼저 물으며 그날 할 일과 다음 복습 내용을 나눠 주셨고, 아이도 모르는 문제를 그대로 지나치지 않고 질문하기 시작했습니다.

★★★★★학부모 후기

전민동에서 수학 과외를 시작한 뒤, 학기 중간에 흐트러졌던 공부 리듬을 조금씩 되찾았습니다. 예전에는 한 문제를 오래 붙잡느라 질문을 정리하지 못했지만, 선생님이 제 반응에 맞춰 어려운 문제와 부담 없는 문제를 번갈아 내주셨습니다. 시험이 가까워도 수업 후 스스로 해냈다는 느낌으로 다음 계획을 세우게 됐습니다.

★★★★★학부모 후기