직각삼각형 하나를 찾은 뒤, 나머지 세 개도 세었는가

직각삼각형을 “모두” 찾으라는 문항에는 계산과 목록 확인이 함께 필요합니다. 네 점에서 하나씩 빼면 네 후보가 나오고, 네 후보 모두 직각입니다.

정사각형과 사선 모양이 반복되는 바닥 타일

사진: Sisters.seamless · CC0 · 원본 출처

A(0,0), B(2,1)C(1,3), D(−1,2) \begin{aligned} A(0,0),\ B(2,1)\\ C(1,3),\ D(-1,2) \end{aligned}

서로 다른 세 점으로 만든 직각삼각형을 모두 찾으라. 점을 적은 순서는 다른 삼각형으로 세지 않는다.

삼각형 직각인 꼭짓점
ABC B
ABD A
ACD D
BCD C

답은 4개다. 네 점 중 한 점씩 빼면 후보가 네 개이며, 모두 확인했으므로 누락이 없다.

AB→=(2,1)AD→=(−1,2)AB→⋅AD→=0 \begin{aligned} \overrightarrow{AB}&=(2,1)\\ \overrightarrow{AD}&=(-1,2)\\ \overrightarrow{AB}\cdot\overrightarrow{AD}&=0 \end{aligned}

두 변의 길이는 5\sqrt5, 마주 보는 변의 벡터도 같아 ABCD는 정사각형이다. 각 후보의 빗변은 사각형의 대각선이고 길이는 10\sqrt{10}이다.

목록을 채점할 때

  • ABC만 썼다면 계산 오류와 후보 누락을 구별한다.
  • ABC와 BCA를 함께 썼다면 같은 삼각형을 중복해서 센 것이다.
  • 정답 4개와 함께 직각 위치도 표시하게 한다.

Mark Chubb의 글에는 같은 점들에서 여러 도형을 찾자는 독자 제안이 있다. 새 문항에서는 도형을 찾은 뒤 다 찾았다는 근거까지 요구했다.

출처·착안: Mark Chubb, 「Zukei Puzzles」. 문항과 예시 답안은 새로 작성했다.