삼각형의 외심과 내심
개념 읽기
번호 순서대로 읽어요. 색 상자는 꼭 외울 것, 점선 상자는 이해만 하면 되는 예시예요.
1삼각형의 외심
외심에서 세 꼭짓점에 이르는 거리는 같다.이 거리가 외접원의 반지름이다.
- 예각삼각형삼각형의 내부
- 직각삼각형빗변의 중점 — 외접원의 반지름은 빗변의
- 둔각삼각형삼각형의 외부
자세히 보기펼치기그림왜 그런지예제
왜 세 수직이등분선이 한 점에서 만날까요?
먼저, 선분의 수직이등분선 위의 점은 선분의 양 끝에서 같은 거리에 있어요. 수직이등분선 위의 점 와 의 중점 에 대해 (SAS 합동)이기 때문이에요.
이제 , 의 수직이등분선의 교점을 라 하면
그래서 이고, 점 는 의 수직이등분선 위에도 있어요.
외심에서 각을 구할 때는 이 세 이등변삼각형의 밑각이 같다는 것을 써요.
따라서 외접원의 반지름은 이에요.
이므로 도 이등변삼각형이에요.
2외심과 각의 크기
자세히 보기펼치기예제 2왜 그런지그림
3삼각형의 내심
삼각형의 세 변에 모두 접하는 원을 그 삼각형의 내접원이라 하고, 내접원의 중심을 내심이라 한다. 내심은 보통 로 나타낸다.
내접원과 세 변 , , 의 접점을 각각 , , 라 하면 내심에서 세 변에 이르는 거리는 같다.이 거리가 내접원의 반지름이다.
자세히 보기펼치기그림왜 그런지예제
왜 세 이등분선이 한 점에서 만날까요? 각의 이등분선 위의 점은 각의 두 변에서 같은 거리에 있어요.
, 의 이등분선의 교점을 라 해요.
는 의 이등분선 위에 있으므로 , 에서 같은 거리에 있어요.
는 의 이등분선 위에 있으므로 , 에서 같은 거리에 있어요.
두 줄을 이으면 까지의 거리 까지의 거리 까지의 거리예요. 그래서 는 , 에서도 같은 거리에 있으므로 의 이등분선 위에도 있어요.
내심은 어떤 삼각형이든 항상 삼각형의 내부에 있어요.
왜 그런가요? 와 에서 , 빗변 는 공통, 예요.
따라서 (RHS 합동)이므로 예요. 나머지도 같은 방법으로 보여요.
이것은 원 밖의 한 점에서 그은 두 접선의 길이가 같다는 성질이에요.
, , 인 의 내접원이 세 변과 만나는 접점을 , , 라 하고 라 해요.
4내심과 각의 크기
자세히 보기펼치기왜 그런지그림예제
왜 그런가요? 세 내각이 각각 이등분되므로 이 세 각의 두 배가 세 내각의 합 예요.
5내접원의 반지름과 삼각형의 넓이
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왜 그런가요? 내심 와 세 꼭짓점을 이으면 는 세 삼각형으로 나뉘고, 세 삼각형의 높이는 모두 이에요.
는 삼각형의 둘레의 길이예요. 그래서 「넓이 반지름 둘레」로 기억해요.
넓이와 둘레를 알면 내접원의 반지름을, 반지름과 둘레를 알면 넓이를 구할 수 있어요.
6외심과 내심 비교
자세히 보기펼치기왜 그런지외우기 카드
「외」심은 꼭짓점(바깥 원이 지나는 점)까지, 「내」심은 변(안쪽 원이 닿는 변)까지 거리가 같아요.
이등변삼각형에서는 외심과 내심이 모두 꼭지각의 이등분선 위에 있고, 정삼각형에서는 외심과 내심이 같은 점이에요.
□ 에 들어갈 것을 종이에 써 보고 「정답 보기」로 확인하세요. 맞혔으면 「더 가리기」로 넘어가요. 마지막 단계는 오른쪽 전체를 가려요.
- 1삼각형의 세 변의 수직이등분선은 한 점 (외심)에서 만나고, 이다.
- 2삼각형의 세 내각의 이등분선은 한 점 (내심)에서 만나고, 내심에서 세 변까지의 거리는 같다.
- 3외심 에서 , 내심 에서 이다.
- 4내접원의 반지름이 , 세 변의 길이가 , , 이면 이다.
- 외심과 내심의 성질을 바꾸어, 외심에서 세 변까지의 거리가 같다고 하거나 내심을 수직이등분선의 교점이라고 해요.
- 내심 에서 로 계산해요( 는 외심의 공식이에요).
- 에서 을 빠뜨리거나, 직각삼각형의 외접원의 반지름을 빗변의 길이 전체로 잡아요.
예제로 익히기
풀이를 보기 전에 먼저 직접 풀어 보고, 한 단계씩 펼쳐 확인하세요.
- 예제 1점 가 의 외심이고 일 때, 와 의 크기를 각각 구하시오.
- 예제 2점 가 의 내심이고 , 일 때, 와 의 크기를 각각 구하시오.
- 예제 3, , , 인 직각삼각형 의 외접원의 반지름과 내접원의 반지름을 각각 구하시오.