AMC 10 · 2006 · #5

학년 4 geometry-2d
area-rectanglesspatial-visualizationoptimization guess-and-check ↑ 선수 지식: area-rectangles
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
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문제
2×3 직사각형3×4 직사각형을 한 정사각형 안에 서로 겹치지 않게 넣어야 하며, 각 직사각형의 변은 정사각형의 변과 평행해야 한다. 이 정사각형의 가능한 가장 작은 넓이를 구하라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
16
(B)
25
(C)
36
(D)
49
(E)
64

AMC 10 2006 problem © Mathematical Association of America (MAA AMC). Reproduced for educational use.

풀이 과정
전략 극단의 원리

문제가 가장 작은 값을 묻고 있으므로 최소 문제로 다룬다. 먼저 정사각형의 변이 넘어야 하는 하한을 찾고, 그다음 허용되는 가장 작은 크기가 실제로 두 직사각형을 담을 수 있음을 보인다. 그림과 공간 추론으로 실제 배치가 존재함을 확인한다.

1STEP 1

큰 직사각형이 하한을 정한다

3×4의 가장 긴 변이 4이므로 정사각형의 변은 4 이상이고, 확인할 후보는 4, 5, 6, 7, 8이다.

한 변 ≥ 4
2STEP 2

넓이가 변 4를 배제한다

넓이 합은 6 + 12 = 18인데 4×4 정사각형은 16뿐이니 변 4는 안 된다.

2 · 3 + 3 · 4 = 6 + 12 = 18 > 16 = 4 · 4
3STEP 3

변 5는 실제로 된다

5×5에서 3×4를 아래에 가로 4로 놓으면 위에 5×2 띠가 남고, 거기에 2×3이 딱 들어간다.

3 × 4 (아래) + 2 × 3 (위쪽 띠) ⊂ 5 × 5
4STEP 4

가장 작은 정사각형을 찾다

변 4는 불가능하고 변 5는 되므로 가장 작은 정사각형은 변 5, 넓이 25이다. 답은 (B)이다.

5 × 5 = 25
정답
25
답 25는 주어진 선택지 중 하나이며 불가능한 16 바로 위에 놓인다. 두 직사각형은 18의 넓이를 차지하므로, 가능한 정사각형은 넓이가 적어도 18이어야 한다. 25는 18을 넘으면서 실제 배치도 허용하는 가장 작은 선택지 넓이이다. 변 5는 가장 긴 직사각형 변인 4를 넉넉히 담는다.
💡핵심 정리

먼저 모두 담기에 너무 작은 크기를 찾고, 그다음 한 단계 큰 크기가 실제로 들어감을 보이면, 그 크기가 되는 가장 작은 크기이다.

  • 큰 직사각형이 하한을 정한다
  • 넓이가 변 4를 배제한다
  • 변 5는 실제로 된다
  • 가장 작은 정사각형을 찾다