- TI nspire
[TI-nspire] 3D Graphing, 정사면체 그리기. Tetrahedron
각 변의 함수(Parametric)식 입력 방법
1. `Graphs & Geometry` 애플리케이션을 엽니다.
2. `Menu` 버튼을 누르고, `3D Graphing`을 선택합니다.
3. `Menu` -> `Entry/Edit` -> `Parametric`을 선택합니다.
4. 각 변의 식을 순서대로 입력합니다:
- 첫 번째 변: \( x(t) = 1 \), \( y(t) = 1 - 2t \), \( z(t) = 1 - 2t \)
- 두 번째 변: \( x(t) = 1 - 2t \), \( y(t) = 1 \), \( z(t) = 1 - 2t \)
- 세 번째 변: \( x(t) = 1 - 2t \), \( y(t) = 1 - 2t \), \( z(t) = 1 \)
- 네 번째 변: \( x(t) = 1 - 2t \), \( y(t) = -1 + 2t \), \( z(t) = -1 \)
- 다섯 번째 변: \( x(t) = 1 - 2t \), \( y(t) = -1 \), \( z(t) = -1 + 2t \)
- 여섯 번째 변: \( x(t) = -1 \), \( y(t) = 1 - 2t \), \( z(t) = -1 + 2t \)

이렇게 하면 정사면체의 모든 변을 3D 그래프에 그릴 수 있습니다. 각 변이 제대로 그려지면 정사면체의 구조가 완성됩니다.

두 점 사이의 거리

각 점을 A, B, C, D 라고 하면 벡터로 표현할 수 있고,
두 점 사이의 거리 = 정사면체 한변의 길이를 간단하게 구할 수 있습니다.
정사면체의 한 변의 길이를 계산하기 위해 두 꼭짓점 사이의 거리를 구하면 됩니다.
여기서는 주어진 꼭짓점 \(A(1, 1, 1)\)과 \(B(1, -1, -1)\) 사이의 거리를 계산해 보겠습니다.
두 점 \((x_1, y_1, z_1)\)과 \((x_2, y_2, z_2)\) 사이의 거리는 다음과 같이 계산됩니다:
\[ \text{거리} = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2} \]
여기서,
- \(A(1, 1, 1)\)
- \(B(1, -1, -1)\)거리를 계산하면:
\[ \text{거리} = \sqrt{(1 - 1)^2 + (-1 - 1)^2 + (-1 - 1)^2} \]
\[ \text{거리} = \sqrt{0 + (-2)^2 + (-2)^2} \]
\[ \text{거리} = \sqrt{0 + 4 + 4} \]
\[ \text{거리} = \sqrt{8} \]
\[ \text{거리} = 2\sqrt{2} \]따라서, 이 정사면체의 한 변의 길이는 \(2\sqrt{2}\)입니다.
두 면 사이의 각도
두 면 사이의 각도는 두점 A, B의 중심점인 E와, 나머지 두 점 C, D 가 이루는 각도를 구하면 된다.
세 점 \( C \), \( E \), \( D \)를 연결한 선분이 이루는 각도를 구하기 위해 벡터를 사용해야 합니다. 먼저 점 \( E \)의 좌표를 구한 후, 벡터 \( \vec{CE} \)와 \( \vec{ED} \)를 구하고, 이 두 벡터 사이의 각도를 구할 수 있습니다.
### 점 \( E \)의 좌표
점 \( E \)는 \( A \)와 \( B \)의 중점이므로, \( E \)의 좌표는 다음과 같이 계산됩니다:
- \( A(1, 1, 1) \)
- \( B(1, -1, -1) \)\[ E = \left( \frac{1+1}{2}, \frac{1+(-1)}{2}, \frac{1+(-1)}{2} \right) = (1, 0, 0) \]
### 벡터 \( \vec{CE} \)와 \( \vec{ED} \) 구하기
- \( C(-1, 1, -1) \)
- \( D(-1, -1, 1) \)
- \( E(1, 0, 0) \)벡터 \( \vec{CE} \):
\[ \vec{CE} = E - C = (1 - (-1), 0 - 1, 0 - (-1)) = (2, -1, 1) \]벡터 \( \vec{ED} \):
\[ \vec{ED} = D - E = (-1 - 1, -1 - 0, 1 - 0) = (-2, -1, 1) \]### 두 벡터 사이의 각도 구하기
벡터 \( \vec{CE} \)와 \( \vec{ED} \) 사이의 각도 \( \theta \)는 다음 공식을 사용하여 구할 수 있습니다:\[ \cos \theta = \frac{\vec{CE} \cdot \vec{ED}}{|\vec{CE}| |\vec{ED}|} \]
내적 \( \vec{CE} \cdot \vec{ED} \):
\[ \vec{CE} \cdot \vec{ED} = (2)(-2) + (-1)(-1) + (1)(1) = -4 + 1 + 1 = -2 \]벡터 \( \vec{CE} \)의 크기 \( |\vec{CE}| \):
\[ |\vec{CE}| = \sqrt{(2)^2 + (-1)^2 + (1)^2} = \sqrt{4 + 1 + 1} = \sqrt{6} \]벡터 \( \vec{ED} \)의 크기 \( |\vec{ED}| \):
\[ |\vec{ED}| = \sqrt{(-2)^2 + (-1)^2 + (1)^2} = \sqrt{4 + 1 + 1} = \sqrt{6} \]따라서,
\[ \cos \theta = \frac{-2}{\sqrt{6} \cdot \sqrt{6}} = \frac{-2}{6} = -\frac{1}{3} \]\[
\theta = \cos^{-1}\left( -\frac{1}{3} \right)
\]이를 계산하면:
\[
\theta \approx 109.47^\circ
\]따라서, 세 점 \( C \), \( E \), \( D \)를 연결한 선분이 이루는 각도는 약 \( 109.47^\circ \)입니다.
벡터 \( \vec{CE} \)와 \( \vec{DE} \) 사이의 각도 \( \theta \) 는 180 - 109.47 = 70.53

댓글3
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세상의모든계산기
3d 라이브러리 이용하기
1. https://allcalc.org/9730 을 참고해 geo3d.tns (영문)을 MyLib 폴더에 올리고, Refresh Library 를 수행합니다.
(프랑스어) 버전과 버전은 같은데 명령어 철자가 조금씩 달라서 일단은 영문판을 추천드립니다.2. 꼭지점 a,b,c,d 를 이용해 파라메트릭 함수를 생성합니다.

꼭지점이 리스트 꼴 {x1,y1,z1} 이면 좀 더 쉬워지지만, 벡터 꼴이라서 colAugment 함수를 중복해 활용하였습니다.
3. geo3d\putg(7,10) 를 실행해 g7~g10까지 4개 면에 대한 3d 파라메트릭 함수를 자동 생성합니다.
4. 3d Graphing 페이지에 가서 g7~g10 해당 함수를 화면에 보이도록 활성화(체크)해줍니다.
본문은 6개의 선분으로 그래핑했지만, 여기서는 4개 면으로 그래핑했기 때문에 면에 Surface(색) 과 Wire(선) 을 입힐 수 있음.
세상의모든계산기 님의 최근 댓글
3×3 이상인 행렬의 행렬식 determinant https://allcalc.org/50536 2025 12.30 답에 이상한 숫자 14.2857142857가 들어간 것은 조건식에 소숫점(.) 이 들어가 있기 때문에 발생한 현상이구요. 100÷7 = 14.285714285714285714285714285714 소숫점 없이 분수로 식이 주어졌을 때와 결과적으로는 동일합니다. 2025 12.30 그럼 해가 무한히 많은지 아닌지 어떻게 아느냐? 고등학교 수학 교과과정에 나오는 행렬의 판별식(d, determinant)을 이용하면 알 수 있습니다. ㄴ 고교과정에서는 2x2 행렬만 다루던가요? 연립방정식의 계수들로 행렬을 만들고 그 행렬식(determinant)을 계산하여야 합니다. 행렬식이 d≠0 이면 유일한 해가 존재하고, d=0 이면 해가 없거나 무수히 많습니다. * 정상적인 경우 (`2y + 8z = 115`)의 계수 행렬: 1 | 1 1 0 | 2 | 1 0 -3.5 | 3 | 0 2 8 | 행렬식 값 = 1(0 - (-7)) - 1(8 - 0) = 7 - 8 = -1 (0이 아니므로 유일한 해 존재) * 문제가 된 경우 (`2y + 7z = 100`)의 계수 행렬: 1 | 1 1 0 | 2 | 1 0 -3.5 | 3 | 0 2 7 | 행렬식 값 = 1(0 - (-7)) - 1(7 - 0) = 7 - 7 = 0 (0이므로 유일한 해가 존재하지 않음) 2025 12.30 좀 더 수학적으로 말씀드리면 (AI Gemini 참고) 수학적 핵심 원리: 선형 독립성(Linear Independence) 3원 1차 연립방정식에서 미지수 x, y, z에 대한 단 하나의 해(a unique solution)가 존재하기 위한 필수 조건은 주어진 세 개의 방정식이 서로 선형 독립(linearly independent) 관계에 있어야 한다는 것입니다. * 선형 독립 (Linearly Independent): 어떤 방정식도 다른 방정식들의 조합(상수배를 더하거나 빼는 등)으로 만들어질 수 없는 상태입니다. 기하학적으로 이는 3개의 평면(각 방정식은 3D 공간의 평면을 나타냄)이 단 한 개의 점(해)에서 만나는 것을 의미합니다. * 선형 종속 (Linearly Dependent): 하나 이상의 방정식이 다른 방정식들의 조합으로 표현될 수 있는 상태입니다. 이 경우, 새로운 정보를 제공하지 못하는 '잉여' 방정식이 존재하는 것입니다. 기하학적으로 이는 3개의 평면이 하나의 선에서 만나거나(무수히 많은 해), 완전히 겹치거나, 혹은 평행하여 만나지 않는(해가 없음) 상태를 의미합니다. 질문자님의 사례는 '선형 종속'이 되어 무수히 많은 해가 발생하는 경우입니다. 2025 12.30 질문하신 연립 방정식은 미지수가 3개이고 모두 1차인 3원 1차 연립방정식입니다. 이상적으로 문제가 없다면 {x,y,z} 에 대한 좌표가 하나 나오게 됩니다. 원하는 답 {52.5, -2.5, 15} 그런데 두개 조건(식)을 그대로 두고 나머지 하나를 변형하다 보니 원하는 답이 나오지 않는 상황이 발생하였다고 질문하신 상황입니다. 3개의 조건식이 주어진 3원 1차 연립방정식은 조건을 변형해서 하나의 변수를 제거할 수 있습니다. 그러면 2개의 조건식으로 주어지는 2원 1차 연립방정식으로 변형할 수 있습니다. (알아보기 더 쉬워서 변형하는 겁니다) 변경하지 않은 조건의 식(con1) 을 이용해 하나의 y & z 1차 방정식을 유도할 수 있는데요. 나머지 방정식이 con1에서 유도된 방정식과 동일해지면 하나의 답이 구해지지 않는 것입니다. 계산기(ti-nspire)는 {x,y,z} 의 답이 하나가 아니고 무수히 많음을 c1 을 이용해서 표현해 준 것입니다. linear_independence_cond12.tns 2025 12.30