원당지구 중1수학과외

원당지구 생활권에서 확인한 점과 직선 사이의 거리

학생은 도서관 인근 생활권에서 자습할 때 풀었던 문제를 가져왔는데, 같은 내용을 그림과 문장으로 바꾸어 묻는 과정에서 풀이가 흔들리고 있었다.

그림에서 읽은 길이를 식으로 옮기며 생긴 착각

문제의 그림에는 직선 l 위에 점 H가 있고, 직선 밖의 점 P에서 H로 선분 PH가 내려와 있었다. H에서 직선 l과 직각을 이루는 표시가 있었으며, PH의 길이는 4cm로 표시되어 있었다. 질문은 “점 P와 직선 l 사이의 거리를 구하여라”였다.

학생은 그림을 보며 공책에 “P에서 l까지 가장 가까운 선분은 PH, 따라서 답은 4cm”라고 적었다. 여기까지의 판단은 적절했다. 그러나 이어진 문장형 문제에서 “점 P에서 직선 l에 내린 수선의 발을 H라 하고, PH=4cm일 때 거리를 구하라”는 표현을 보고, 학생은 그림을 다시 확인하지 않고 “H가 직선 위의 점이므로 H까지의 이동 거리”라고 설명했다. 그 순간 거리의 기준이 흐려졌다.

점과 직선 사이의 거리는 점에서 직선에 그은 여러 선분 중 가장 짧은 선분의 길이이며, 그 선분은 직선과 직각이어야 한다.

이 문장을 기준으로 공책의 그림에 표시를 다시 했다. 직선 l 위에 H를 동그라미로 표시하고, PH에 직각 표시를 덧붙였다. 그 뒤 “PH는 직선 l에 수직이고, P에서 l까지 이어지는 선분이므로 점과 직선 사이의 거리”라고 한 줄로 적었다. 숫자 4를 새로 계산한 것이 아니라, 실제로 표시된 선분과 거리의 정의가 일치하는지 대조한 것이다.

같은 개념을 다른 표현으로 바꾸어 보기

다음 문제에서는 그림 대신 표가 제시되었다.

• 점: A
• 직선: m
• A에서 m에 내린 수선의 발: B
• AB와 m이 이루는 각: 90도
• AB의 길이: 6cm

학생은 표를 보고 먼저 “A와 B 사이의 거리는 6cm”라고 쓴 뒤, B가 m 위에 있고 AB가 m에 수직이라는 두 조건을 찾아 밑줄을 그었다. 이어 “따라서 A와 직선 m 사이의 거리는 AB의 길이인 6cm”라고 바꾸어 적었다. 단순히 숫자만 바꾼 문제가 아니라, 그림에서 읽던 정보를 표의 항목과 정의에 연결한 풀이였다.

이후 방향과 이름을 바꾼 독립 문제를 제시했다. 이번에는 직선 n이 세로로 그려져 있고, 점 Q가 오른쪽에 놓였으며, Q에서 직선 n으로 수평 선분 QR이 연결되어 있었다. 그림에는 QR과 n이 직각이라는 표시만 있고 길이는 5cm로 주어졌다. 학생은 이전 그림의 모양을 옮겨 그리지 않고, 먼저 “Q에서 n에 수직으로 만나는 점이 R”이라고 적었다. 다음으로 실제 표시된 QR의 길이 5cm를 확인하고 답을 정했다.

힌트 없이 다시 세운 풀이

수업 후 제시한 마지막 문제는 그림의 위치를 더 바꾸었다. 직선 k는 비스듬히 놓였고, 점 S는 직선 위쪽에 있었다. S에서 직선 k로 연결된 선분 ST에는 직각 표시가 있었지만, 직선 위의 다른 점 U까지 연결된 선분 SU도 함께 그려져 있었다. 질문은 “S와 k 사이의 거리를 나타내는 선분과 그 길이를 쓰시오”였다.

학생은 도움을 기다리지 않고 먼저 두 선분을 비교했다. “ST는 k와 직각이고 T는 k 위에 있으므로 점 S에서 직선 k까지의 거리이다. SU는 직선 k와 직각이라는 표시가 없으므로 사용할 수 없다.” 그 뒤 그림에 표시된 ST=7cm를 근거로 “구하는 선분은 ST, 거리는 7cm”라고 작성했다.

마지막으로 자신의 답을 정의에 다시 넣어 확인했다. 점 S에서 직선 k로 이어지고, 끝점 T가 k 위에 있으며, ST와 k가 직각이라는 세 조건을 차례로 읽었다. 표현이 그림이든 문장이든 표이든, 직각으로 내린 선분의 길이를 찾아야 한다는 원칙을 스스로 재현한 것이다. 원당지구중1수학과외에서는 이런 식으로 모양을 외우기보다 표시와 정의를 연결해 풀이를 검증하도록 지도한다.