생각 틔우기 · 균형점 찾기
🖥 보여주며 조작📄 학습지 1-01 [탐구] 내분과 등분 · 받침점 찾기

⚖️ 받침점은 어디에 두어야 할까?

막대 양 끝에 공을 올렸습니다. 균형을 이루는 받침점을 찾아봅시다. 무게를 바꿔 가며 관찰해 보세요.

보면서 답해 봅시다
  • 두 공의 무게가 같을 때와 다를 때, 받침점의 위치가 달라지나요?
  • 무게가 다르면 받침점은 어느 쪽에 가깝게 두어야 하나요?
  • 그때 받침점은 막대를 몇 대 몇으로 나누고 있나요?
핵심 발견: 받침점은 무거운 쪽에 가깝습니다. 무게가 wA : wB 일 때, 받침점은 AB 를 wB : wA (무게의 반대 비율)로 내분합니다. 5 kg 과 20 kg → 받침점은 A 로부터 4 : 1 지점!
등분과 내분
🖥 보여주며 조작📄 학습지 1-01 [탐구] Q1~Q3 등분과 내분의 표기

✂️ 길이 30 을 나누어 보자

등분(等分)
양을 똑같이 나눔
내분(內分)
선분을 그 위의 점을 경계로 하여 두 부분으로 나누는 일

① 먼저 똑같은 조각으로 나눠 봅시다. 조각 길이가 자연수가 되는 등분은 몇 가지일까요?

찾은 등분 (조각 길이가 자연수인 것만)
🎉 8 가지를 모두 찾았습니다. 등분이 되는 수는 곧 30 의 약수였네요!

② 이번엔 다르게 나눠 봅시다. 파란 점을 좌우로 끌어 보세요. 두 조각의 길이가 어떤 비를 이루는지 봅시다.

왜 6 : 24 내분이라 하지 않고 1 : 4 내분이라 할까?

위 그림의 아래쪽 띠를 보세요. 점을 6 에 두면 6 : 24 지만, 그 점은 전체를 5 등분 했을 때 첫 번째 눈금입니다. 즉 1 : 4 죠.
비는 같은 수를 곱하거나 나누어도 같은 점을 가리킵니다 (6 : 24 = 3 : 12 = 2 : 8 = 1 : 4). 그래서 가장 간단한 자연수 비로 씁니다.
등분은 내분의 특별한 경우였습니다 — m : n 내분점은 전체를 (m + n) 등분한 m 번째 눈금이니까요.

1차원 · 수직선
🖥 보여주며 조작📄 학습지 1-01 [탐구] 수직선 위에서 내분 Q1~Q3

수직선 위에서 내분

수직선 위 두 점 A(a) B(b) 사이를 m : n 으로 내분하는 점 C 를 찾아봅시다. 슬라이더를 움직이며 규칙을 발견해 보세요.

학습지 Q1 — A 에서 B 까지를 같은 길이의 블록으로 채우면 몇 개가 필요할까요? 블록 개수를 바꿔 보세요.

블록 m + n 개로 채우고, 앞에서 m 개 되는 자리가 내분점 C 입니다.

블록 한 개의 길이는 (b − a) / (m + n) 입니다. 그렇다면 C 의 좌표를 a, b, m, n 으로 어떻게 쓸 수 있을까요?

2차원 · 좌표평면
🖥 보여주며 조작📄 학습지 1-01 [탐구] 좌표평면 위에서 내분 Q1~Q3

좌표평면 위에서 내분

A 와 B 를 직접 드래그하고, 슬라이더로 m : n 을 바꿔 보세요. 내분점 P 와 공식이 실시간으로 바뀝니다.

학습지 Q1 — P 를 찾으려면 무엇을 알아야 할까요? 세 점에서 두 축으로 내린 점선을 보세요. x축 위에서도, y축 위에서도 똑같이 m : n 으로 나뉩니다. 그래서 좌표를 따로따로 구할 수 있습니다.

AP : PB = m : n. 회색 점은 A, B 를 잡아 끌어 옮길 수 있어요.
일반화
✍️ 학습지에 적기📄 학습지 1-01 [일반화] Q4·Q5 내분점 공식

내분점 공식

두 점 A(x₁, y₁), B(x₂, y₂) 를 잇는 선분 AB 를 m : n 으로 내분하는 점 P 는 다음과 같습니다.

P = (  m x₂ + n x₁m + n,  m y₂ + n y₁m + n  )

왜 이렇게 될까? 한 점의 좌표는 “양 끝 좌표의 가중평균”입니다. B 쪽 비중이 m, A 쪽 비중이 n 이므로, 각 좌표에 상대편 비율을 곱해 더한 뒤 (m+n) 으로 나눕니다.

  • 중점은 m : n = 1 : 1 인 경우 → P = ( (x₁+x₂)/2 , (y₁+y₂)/2 )
  • m 이 클수록 P 는 B 에 가깝고, n 이 클수록 A 에 가깝습니다.
▶ 맨 앞 [생각 틔우기] Q5 를 다시 보자
데카르트는 석가탑까지의 거리가 다보탑까지의 2배인 자리에 서 있었습니다. 석가탑 −9, 다보탑 9 일 때 데카르트는 어느 좌표에 서 있을까요? 이제 내분점 공식으로 확인할 수 있습니다.
P = (2·9 + 1·(−9)) / (2 + 1) = 9/3 = 3
석가탑에서 멀고 다보탑에 가까우므로 2 : 1 내분입니다. 그때는 눈대중으로 찾았지만, 이제는 계산으로 정확히 구합니다.

앞 화면으로 돌아가 슬라이더를 움직이며, 화면에 뜬 P 값이 이 공식과 일치하는지 확인해 보세요.

예제 · 삼각형의 무게중심
📖 교과서를 펴는 화면📄 학습지 1-01 [예제] 삼각형의 무게중심
📖교과서 16쪽 — 삼각형의 무게중심 [예제] 를 함께 풀고, 17쪽 [스스로 익히기] 로 마무리합니다.

삼각형의 무게중심

세 꼭짓점이 A(x₁, y₁), B(x₂, y₂), C(x₃, y₃) 인 삼각형의 무게중심 G 는 세 좌표의 평균입니다.

G = (  x₁ + x₂ + x₃3,  y₁ + y₂ + y₃3  )
왜 평균일까?

무게중심은 중선을 꼭짓점에서 2 : 1 로 내분하는 점입니다. 변 BC 의 중점 M 은 ( (x₂+x₃)/2 , (y₂+y₃)/2 ) 이고, 선분 AM 을 2 : 1 로 내분하면
( 2·Mx + 1·x₁ ) / (2 + 1) = ( (x₂+x₃) + x₁ ) / 3
— 방금 배운 내분점 공식이 그대로 세 점의 평균을 만들어 냅니다.

한 걸음 더 — 무게가 다르다면?

세 꼭짓점에 서로 다른 구슬을 올리면 전체 무게중심 G 는 어디일까요? 각 점의 좌표를 무게로 가중평균 하면 됩니다.

G = (  w₁x₁ + w₂x₂ + w₃x₃w₁ + w₂ + w₃,  w₁y₁ + w₂y₂ + w₃y₃w₁ + w₂ + w₃  )

심화 과제 — 아래 삼각형에서 전체 무게중심 G 를 구해 봅시다.

  • A(0, 0) 에 200 g,   B(6, 0) 에 300 g,   C(0, 8) 에 400 g

아래 ‘내 생각 적기’ 칸에 풀이 과정과, 무게가 클수록 G 가 어느 쪽으로 끌리는지 서술하세요. (스스로 먼저 계산해 본 뒤, 필요하면 ‘AI 질문’ 탭에서 힌트를 받아도 좋아요.)

추가 탐구 · 외분
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선분의 연장선 위: 외분 교육과정 외 · 심화

잠깐! ‘선분의 외분’은 2022 개정 교육과정에서 빠진 내용입니다. 시험 범위가 아니라 내분을 더 깊이 이해하기 위한 확장으로 살펴봅니다. 부담 없이 구경하세요!

점이 선분 바깥(연장선 위)에 있어도 “A 로부터의 거리 : B 로부터의 거리”를 m : n 으로 맞출 수 있습니다. 이것을 외분이라 합니다.

m = n 이면 외분점이 무한히 멀어져 정의되지 않아요.
Q = (  m x₂ − n x₁m − n,  m y₂ − n y₁m − n  )

내분 공식에서 n → −n 으로 바꾼 꼴입니다. 부호 하나 차이!

확장 탐구
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🔭 더 넓게, 더 깊게

배운 것을 옆으로(다른 분야와 잇기) 그리고 아래로(더 근본적인 이유로) 넓혀 봅시다. 정답을 맞히는 시간이 아니라 생각을 키우는 시간이에요.

↔ 수평 확장 · 어디에 쓰일까

컴퓨터 그래픽에서 두 색을 섞는 그라데이션, 애니메이션에서 두 자세 사이를 채우는 트위닝은 모두 내분입니다. 색 A와 색 B를 m:n으로 내분하면 중간 색이 나오죠. 게임·영상의 부드러운 움직임이 여기서 나옵니다.

↕ 수직 확장 · 더 근본으로

내분점 공식 P = (n·A + m·B)/(m+n) 은 가중평균입니다. 점을 3개로 늘리면 삼각형 안의 모든 점을 (αA + βB + γC), α+β+γ=1 로 나타낼 수 있어요(무게중심 좌표). 이 아이디어가 3D 그래픽의 삼각형 색칠·질감 입히기의 핵심입니다.

🧗 도전 질문
사진 편집의 ‘크로스페이드’(A가 서서히 B로 바뀜)를 내분으로 설명해 보세요. 시간 t가 0→1로 갈 때 화면은 A와 B를 어떤 비로 내분한 것일까요?

막히면 ‘AI 질문’ 탭에서 힌트를 얻어도 좋아요. 생각한 내용은 아래 기록칸에 남겨 보세요. 공책에 쓴 것을 사진으로 올려도 됩니다.

마무리

✍️ 오늘 수업 자유 기록

오늘 수업에서 새로 알게 된 것, 아직 헷갈리는 것, 더 알고 싶은 것을 아래 기록칸에 자유롭게 남겨 보세요. 짧아도 좋습니다.

글로 써도 되고, 공책에 쓴 것을 사진으로 찍어 올려도 됩니다. 선생님은 이 기록을 읽고 다음 수업을 준비합니다.
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