태어난 김에 수학 공부 : 기하 - 한번 보면 결코 잊을 수 없는 필수 수학 개념 ㅣ 그림으로 과학하기
샘 하트번 지음, 고호관 옮김 / 윌북 / 2025년 10월
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먼저 만나본 <태어난 김에 수학 공부 : 대수>는 그래도 어디 한 번 해보자! 하는 마음이 들기는 했었다. 그런데 학창 시절 도형 단원이 나올 때마다 골머리를 앓았던 자로서 <태어난 김에 수학 공부 : 기하>는 첫 장을 넘기는 데까지 굉장한 도전 정신이 필요했다. 까짓것 뭐, 일단 시작해 보는 거야. 태어난 김에 시작하는 수학 공부, 죽기 전에는 끝나겠지.

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변이 세 개인 다각형은 삼각형입니다. 삼각형은 안정적이고 튼튼하기 때문에 건축과 건설 분야에서 유용합니다.

태어난 김에 수학공부 : 기하, 30쪽

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흔히 삼각형 하면 세 변의 길이와 세 각의 크기가 같은 정삼각형을 떠올린다. 하지만 두 변의 길이가 같고, 두 각의 크기가 같은 이등변 삼각형, 한 각이 직각이고 다른 두 각은 예각인 직각 삼각형, 그리고 세 변의 길이가 모두 다른 부등변 삼각형도 있다.

삼각형 하면 빼 놓을 수 없는 것이 '피타고라스 정리'다. 이 유명한 정리를 고대 이집트인과 바빌로니아인 뿐 아니라 중국과 인도에서도 알고 있었다고 한다. 피타고라스가 태어나기 한참 전이었는데 말이다. 피타고라스 정리는 직각삼각형의 가장 긴 변과 다른 두 변 사이의 관계를 나타낸다. 즉 직각을 이루는 두 변의 제곱의 합은 빗변의 제곱과 같다는 것이다. 학교 다닐 때 이걸 배우면서 앞으로 사는 동안 이걸 어디다 써 먹을 수 있을까 생각해 보며 회의를 느꼈던 것 같다.

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하지만 내 우려와 달리 피타고라스 정리는 우리 생활 곳곳에서 유용하게 쓰이고 있다. 예를 들면 지도에서 두 지점 간 직선 거리를 재거나, 드론이나 로봇의 이동 거리를 잴 때, 그리고 공사 현장에서도 다양하게 쓰이고 있다. 또 농구나 축구 등 스포츠 경기에서 선수들 사이의 거리 계산이나 전략 수집시에도 큰 도움이 된다. 이를 통해 알 수 있듯이 피타고라스 정리는 단순한 수학 공식이 아니라 우리의 일상과 산업 전반에 걸쳐 정확성과 호율성을 높여주는 훌륭한 도구다.

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외심의 사례에서 보았듯이 삼각형의 중심은 삼각형 안에 있지 않을 수도 있습니다. 따라서 삼각형의 중심은 우리가 으레 생각하는 것과 다를 수 있습니다. 꼭 삼각형 가운데 어디쯤 있는 건 아니라는 뜻입니다.

태어난 김에 수학공부 : 기하, 35쪽

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지금보다 많이 어렸을 때, 삼각형이 가장 안정적인 도형이라는 말을 듣고 선뜻 동의할 수 없었다. 왜냐하면 그때 나는 '삼각 관계'에 빠져 있었기 때문이다. 힘의 불균형으로 이토록 불안하게 흔들리는 삼각형이 어떻게 가장 안정적이라는 건지. 그러다 점점 나이가 들고, 삼각형 뿐 아니라 다양한 형태의 인간 관계를 경험하고 보니 조금은 알 것 같기도 했다. 삼각형의 안정성은 바로 힘의 분산에서 온다는 것을.

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원의 중심과 달리 삼각형에는 세 가지의 중심점이 있다. 무게중심과 내심, 그리고 외심이 그것이다.

삼각형의 중심 중 가장 실용적인 무게중심은 삼각형의 무게가 고르게 퍼져 있으면 그 점을 중심으로 균형을 잡을 수 있기 때문에 균형점이라고도 불린다. 삼각형 각 변을 이등분하는 점을 찾은 뒤 그 점에서 반대쪽 꼭짓점으로 선을 긋는다. 그 세 선이 만나는 한 점이 바로 무게중심이다.

삼각형의 내심을 찾기 위해서는 먼저 세 각을 이등분하는 선분을 그려야 한다. 그 세 선은 내심인 한 점에서 만난다. 이 내심은 삼각형에 내접하는 원의 중심이기도 하다.

마지막으로 삼각형의 외심은 각 변을 수직 이등분하는 선분을 그려 찾을 수 있다. 세 개의 수직이등분선들이 만나는 한 점이 외심인데, 외심은 삼각형의 세 꼭짓점을 지나가는 원인 외접원의 중심이다.

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현재 나는 또다른 삼각관계에 빠져 있다. 첫째 아이와 둘째 아이, 그리고 나. 신랑은 어쩌다 한 번씩 끼었다 빠졌다한다. 이 삼각 관계는 시시각각 변해서 중심이나 최단 거리를 재기는커녕 한 치 앞을 모르겠다. 어쩔 때는 첫째 아이와 내 거리가 너무 가까워 둘째 아이가 심통이 나기도 하고, 또 어쩔 때는 둘째 아이와 내가 마치 한 몸인 듯 딱 붙어 삼각형의 모양이 무너지기도 한다. 두 아이가 나만 빼고 저희들만의 세상으로 빠져들 때면 혼자 삐죽이 튀어나온 꼭짓점 같은 기분을 느끼고는 한다. 물론 어쩌다 한 번씩 상대를 배려하는 마음으로 적당한 거리를 유지하면 누구도 끼어들 수 없을 것 같은 완벽하게 안정적인 정삼각형이 되기도 한다.

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문득 그 옛날 바빌로니아의 사람들이 점토판에 새긴 쐐기문자가 떠오른다. 그 안에 담긴 삼각형과 사각형, 원을 비롯한 다양한 도형을 보며 까마득한 과거를 추측해 볼 수 있다. 그렇다면 시간이 많이 흐른 뒤에도 오늘의 이 삼각관계를 추억할 수 있게 '우리만의 기하'를 이용한 흔적을 남겨봐야겠다. 수학 공부하면서 싹 트는 사랑이라니, 태어난 김에 수학 공부해 볼 만하네.

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