AMC 10 · 2002 · #15

학년 4 number-theory
prime-numbersplace-value systematic-enumeration ↑ 선수 지식: prime-numbers
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
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문제
숫자 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9를 각각 정확히 한 번씩 사용해 두 자리 소수 네 개를 만들고, 그 네 소수의 합을 구하시오.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
150
(B)
160
(C)
170
(D)
180
(E)
190

AMC 10 2002 problem © Mathematical Association of America (MAA AMC). Reproduced for educational use.

풀이 과정
전략 관점 바꾸기

실제 소수 네 개를 찾아 헤매고 싶어지지만, 그것은 느리고 필요하지도 않다. 도구 #16 (관점 바꾸기)은 문제가 진짜 무엇을 묻는지 보라고 한다: 오직 합이며, 두 자리 수 네 개의 합은 10×(십의 자리 숫자들의 합) + (일의 자리 숫자들의 합)이다. 그래서 어떤 네 숫자가 일의 자리에 오는지만 알면 합은 정해진다. 그 숫자들을 찾기 위해 도구 #3 (가능성 지우기)으로 소수의 끝자리가 될 수 없는 숫자를 지운다: 두 자리 소수는 짝수도 아니고 5로 끝나지도 않는다. 이렇게 하면 여덟 숫자가 십의 자리 무리와 일의 자리 무리로 갈린다. 그다음 도구 #7 (작은 문제로 쪼개기)로 쉬운 두 개의 부분 합을 더해 마무리한다.

1STEP 1

어떤 숫자가 소수의 끝에 올 수 있나

두 자리 소수는 짝수도 아니고 5로 끝나지도 않으니 일의 자리는 1, 3, 7, 9 중 하나다.

일의 자리 숫자 ∈ {1,3,7,9}, 제외: 2,4,6 (짝수), 5
2STEP 2

십의 자리 무리와 일의 자리 무리를 확정

일의 자리에 올 수 있는 숫자가 딱 넷뿐이라, 남은 2, 4, 5, 6은 십의 자리로 밀려난다.

십의 자리 숫자 = {2,4,5,6}, 일의 자리 숫자 = {1,3,7,9}
3STEP 3

두 자릿값 무리를 더하기

합 = 10 × (2+4+5+6) + (1+3+7+9) = 170 + 20 = 190, 즉 선택지 (E)다.

10 (2+4+5+6) + (1+3+7+9) = 10 · 17 + 20 = 170 + 20 = 190 → (E)
정답
190
이 풀이는 소수를 하나도 실제로 만들지 않았으므로, 유효한 조합이 정말 존재하는지 확인하자: 23, 41, 59, 67은 모두 소수이며 숫자 2,3,4,1,5,9,6,7을 각각 한 번씩 쓴다. 그 합은 23+41+59+67 = 190으로 (E)와 일치한다. 크기 점검도 맞는다: 10과 99 사이의 두 자리 수 네 개는 평균 약 47.5이므로 합은 4 × 47.5 = 190 근처가 되어야 하고, 정확히 그 자리다. 오답 150–180은 숫자를 잘못 배치할 때 (예를 들어 5나 6을 일의 자리에 넣을 때) 나오는데, 소수 규칙이 그것을 금지한다.
💡핵심 정리

소수를 찾을 필요가 전혀 없다: 짝수와 5는 소수의 끝에 올 수 없으니 1,3,7,9가 일의 자리, 2,4,5,6이 십의 자리이고, 합은 10 × 17 + 20 = 190이다.

  • 어떤 숫자가 소수의 끝에 올 수 있나
  • 십의 자리 무리와 일의 자리 무리를 확정
  • 두 자릿값 무리를 더하기