AMC 10 · 2009 · #17

학년 8 geometry-2d
similar-trianglespythagorean-theorem identify-subproblems ↑ 선수 지식: similar-triangles
📏 중간 풀이 💡 3 개 인사이트
문제
직사각형 ABCD에서 AB = 4, BC = 3이다. 점 B를 지나고 대각선 DB에 수직인 선분 EF를 그리는데, 그 끝점은 A가 선분 DE 위에 있고 C가 선분 DF 위에 있도록 잡는다. EF의 길이는 얼마인가?

답을 골라 클릭하세요.

(A)
$\ 9$
(B)
$\ 10$
(C)
$\ \frac {125}{12}$
(D)
$\ \frac {103}{9}$
(E)
$\ 12$

AMC 10 2009 problem © Mathematical Association of America (MAA AMC). Reproduced for educational use.

풀이 과정
전략 작은 문제로 쪼개기

EF 를 한 번에 재기는 어렵지만, 점 B 가 EF 를 EB 와 BF 두 조각으로 나눈다. 각 조각은 직사각형에서 만든 삼각형과 닮은 직각삼각형 안에 들어 있다. 그래서 그림을 그리고 대각선을 구한 뒤, 닮은 삼각형 문제 두 개를 풀어 조각을 더하는 계획을 세운다.

1STEP 1

대각선 DB 구하기

대각선 DB는 DA = 3, AB = 4인 직각삼각형 DAB를 잘라내므로 피타고라스 정리로 DB = 5입니다.

DB=√(AB²+DA²)=√(4²+3²)=√(25)=5
2STEP 2

B 에서 EF 나누기

각 EDF = 각 ADC = 90도이므로 삼각형 DEF는 D가 직각이고, 높이 DB의 발 B가 EF를 EB와 BF로 나눕니다.

∠ EDF=∠ ADC=90°, EF=EB+BF
3STEP 3

닮음으로 EB 구하기

삼각형 DAB와 DBE는 D의 각이 같고 각각 직각을 가져 닮음이므로, EBAB=DBDA\frac{EB}{AB} = \frac{DB}{DA}에서 EB=203EB = \frac{20}{3}입니다.

△ DAB ∼ △ DBE → EB/AB=DB/DA → EB=(4 · 5)/3=20/3
4STEP 4

닮음으로 BF 구하기

반대쪽에서도 삼각형 DCB와 DBF가 같은 닮음을 이루어 BFCB=DBDC\frac{BF}{CB} = \frac{DB}{DC}, 즉 BF=154BF = \frac{15}{4}입니다.

△ DCB ∼ △ DBF → BF/CB=DB/DC → BF=(3 · 5)/4=15/4
5STEP 5

두 조각 더하기

공통분모로 더하면 203+154=80+4512\frac{20}{3} + \frac{15}{4} = \frac{80+45}{12}, 즉 EF=12512EF = \frac{125}{12}이고 보기 (C)입니다.

EF=20/3+15/4=80/12+45/12=125/12
정답
125/12
EF = 125/12는 약 10.4로, 대각선 DB = 5보다 조금 길고 직사각형의 어느 변보다도 크다. EF가 A와 C를 모두 지나 바깥으로 뻗기 때문에 이는 타당하다. 보기 (C) = 125/12가 맞으며, 가까운 함정인 10이나 103/9은 정확한 분수 계산으로 배제된다.
💡핵심 정리

대각선이 만나는 지점에서 수수께끼 선분을 자르고, 각 절반을 닮은꼴 직각삼각형에 맞춘 뒤 두 절반을 더하라.

  • 대각선 DB 구하기
  • B 에서 EF 나누기
  • 닮음으로 EB 구하기
  • 닮음으로 BF 구하기
  • 두 조각 더하기