여섯 점을 지나는 구가 있다. 세 축에서 현 길이가 모두4이므로 반지름2라고 쓴 풀이를 검토하고 실제 구를 구하라.
중심C=(a,b,c)를 놓는다. x축 두 교점까지 거리 제곱을 빼면(1−a)²=(5−a)²에서 a=3이다. 같은 방식으로 b=−3, c=3이다.
구는(x−3)²+(y+3)²+(z−3)²=22다. 여섯 점을 대입하면 모두22가 되어 존재와 반지름√22를 확인한다.
현의 중점과 구의 중심
x축 현의 중점은(3,0,0)이고 구의 중심은(3,−3,3)이다. 현의 중점이 곧 중심은 아니다. 중심에서 x축까지 거리√18과 현 길이의 절반2를 직각삼각형으로 놓으면 R²=18+4=22가 된다.
세 축의 현이 모두 같은 길이인 것은 중심이 세 축에서 같은 거리√18만큼 떨어져 있기 때문이다. 현이 지름이려면 그 축이 중심을 지나야 한다. 세 길이가 같다는 정보에 중심 통과 조건은 없다.
해설에는 현 길이 계산4를 틀렸다고 표시하지 않는다. 바꿀 문장은 그것을 지름으로 읽은 부분이다. 축별 두 점에서 중심의 성분을 각각 복원하고, 구의 식 하나에 여섯 점이 동시에 들어가는지 확인한다. 같은 길이를 여러 번 확인해도 빠진 중심 조건이 생기지는 않는다.
반지름2를 넣어 얻은 구가 여섯 점을 지나는지도 직접 확인하게 한다. 한 축의 두 교점만으로 구를 정하면 중심의 다른 두 성분이 남는다. 세 축 조건을 함께 사용했을 때만 이 중심으로 좁혀지는 과정이 보인다.
출처·착안: とろたま, 「【高校数学】体系化6:ベクトル,複素数平面など」. 문항과 예시 답안은 새로 작성했다.
