273 부채꼴 호의 길이와 넓이 🍕: 라디안으로 쉽게 구하자!
⭐ 핵심만정리
부채꼴의 호의 길이와 넓이, 이제 라디안으로 아주 간단하게 구할 수 있어요! 🥧 (단, 중심각 θ는 반드시 라디안 단위여야 해요!)
- 용어 정리:
- 반지름의 길이: r
- 중심각의 크기 (라디안): θ
- 호의 길이: l
- 넓이: S
- 호의 길이 공식: l = rθ
- 넓이 공식 (두 가지!):
- S = (1/2)r2θ (반지름과 중심각을 알 때)
- S = (1/2)rl (반지름과 호의 길이를 알 때)
중심각이 육십분법(도, °)으로 주어졌다면, 반드시 라디안으로 바꿔서 공식에 대입해야 한다는 점! 잊지 마세요! 😉
📚 개념정리
안녕, 도형 마스터 친구들! 📐 오늘은 피자 조각처럼 생긴 부채꼴의 둘레 중 곡선 부분인 ‘호의 길이’와 부채꼴 전체의 ‘넓이’를 구하는 아주 쉽고 유용한 공식을 배워볼 거예요. 특히, 우리가 지난 시간에 배운 ‘호도법(라디안)’을 사용하면 이 공식들이 마법처럼 간단해진답니다! 😊
반지름의 길이가 r이고, 중심각의 크기가 θ (주의! 여기서 θ는 반드시 라디안 단위여야 해요!)인 부채꼴이 있다고 상상해 보세요.
호의 길이 l, 넓이 S 인 부채꼴 그림
1. 부채꼴의 호의 길이 (l) 구하기: l = rθ
부채꼴의 호의 길이는 중심각의 크기에 정비례해요. 전체 원의 둘레는 2πr이고, 이때 중심각은 2π 라디안(360°)이죠.
따라서 다음과 같은 비례식을 세울 수 있어요:
(부채꼴 호의 길이 l) : (원 전체 둘레 2πr) = (부채꼴 중심각 θ) : (원 전체 중심각 2π)
l : 2πr = θ : 2π
이 비례식을 풀면, l × 2π = 2πr × θ 이고, 양변을 2π로 나누면 짜잔!
l = rθ
정말 간단하죠? 반지름에 중심각(라디안)을 곱하기만 하면 호의 길이가 나온답니다!
2. 부채꼴의 넓이 (S) 구하기: 두 가지 마법 공식! ✨
부채꼴의 넓이도 중심각의 크기에 정비례해요. 전체 원의 넓이는 πr2이고, 이때 중심각은 2π 라디안이죠.
(부채꼴 넓이 S) : (원 전체 넓이 πr2) = (부채꼴 중심각 θ) : (원 전체 중심각 2π)
S : πr2 = θ : 2π
이 비례식을 풀면, S × 2π = πr2 × θ 이고, 양변을 2π로 나누면,
S = (1/2)r2θ
이것이 첫 번째 넓이 공식이에요! 반지름과 중심각(라디안)을 알 때 사용하면 편리하죠.
그런데 위에서 l = rθ라고 배웠죠? 이 식을 θ = l/r로 바꿔서 첫 번째 넓이 공식에 대입해 볼까요?
S = (1/2)r2θ = (1/2)r2(l/r) = (1/2)rl
와! 또 다른 넓이 공식이 나왔네요!
S = (1/2)rl
이 공식은 반지름과 호의 길이를 알 때 사용하면 아주 편리하답니다! 마치 삼각형 넓이 구하는 공식((1/2) × 밑변 × 높이)과 비슷하게 생겼죠?
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✅ 개념확인
✏️ 문제: 다음을 구하시오.
(1) 반지름의 길이가 4cm이고 중심각의 크기가 90°인 부채꼴의 호의 길이와 넓이
(2) 반지름의 길이가 5cm이고 호의 길이가 10π cm인 부채꼴의 중심각의 크기 (라디안)
(3) 호의 길이가 4π cm이고 넓이가 12π cm2인 부채꼴의 반지름의 길이와 중심각의 크기 (라디안)
(숫자 및 단위 변경: 원본 문제의 숫자들을 간단하게 변경)💡 풀이:
(1) 반지름 r=4cm, 중심각 90°
가장 먼저 중심각을 라디안으로 바꿔야 해요! 90° = π/2 라디안.
- 호의 길이 l = rθ = 4 × (π/2) = 2π cm
- 넓이 S = (1/2)r2θ = (1/2) × 42 × (π/2) = (1/2) × 16 × (π/2) = 4π cm2
- (또는 넓이 S = (1/2)rl = (1/2) × 4 × 2π = 4π cm2)
(2) 반지름 r=5cm, 호의 길이 l=10π cm
호의 길이 공식 l = rθ에서 θ = l/r 이죠.
θ = (10π) / 5 = 2π 라디안
(와! 이 부채꼴은 사실 원 전체였네요! 중심각이 2π 라디안 = 360°이니까요.)
(3) 호의 길이 l=4π cm, 넓이 S=12π cm2
넓이 공식 S = (1/2)rl을 이용하면 반지름 r을 구할 수 있어요.
12π = (1/2) × r × 4π
12π = 2πr ➡️ r = 12π / 2π = 6 cm
이제 호의 길이 공식 l = rθ를 이용해서 중심각 θ를 구해요.
4π = 6 × θ ➡️ θ = 4π / 6 = 2π/3 라디안
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💡 참고
부채꼴의 호의 길이와 넓이를 구하는 공식을 사용할 때 가장 중요한 것은 중심각 θ가 반드시 라디안 단위여야 한다는 점이에요! 🚦 만약 문제에서 중심각이 육십분법(도, °)으로 주어진다면, 제일 먼저 라디안으로 변환하는 작업을 해야 실수를 줄일 수 있답니다.
기억나죠? 180° = π 라디안! 이 관계를 이용해서 (각도) × (π/180)을 하면 라디안으로 바꿀 수 있어요.
호도법을 사용하면 공식이 l=rθ, S=(1/2)r2θ, S=(1/2)rl처럼 아주 간단하고 예쁘게 표현되죠? 이것이 바로 수학자들이 호도법을 사랑하는 이유 중 하나랍니다! 😉 앞으로 이 공식들을 자주 사용하게 될 테니 꼭 익숙해지도록 하세요!