경시 · AMC 대비 · 4단계 중 4

AMC 10 · 2023A · #14

학년 7 probability
probability-basicdivisibility-rulesdivisor-countprime-factorization identify-subproblemscaseworksystematic-enumeration ↑ 선수 지식: probability-basicdivisor-count
📏 긴 풀이 💡 3 개 인사이트
문제
먼저 {1, 2, …, 100} 에서 n 을 균등하게 무작위로 뽑고, 그다음 n 의 양의 약수 중에서 d 를 또 균등하게 무작위로 뽑습니다. 이렇게 뽑힌 약수 d 가 11의 배수일 확률을 구하세요.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
$\frac{4}{100}$
(B)
$\frac{9}{200}$
(C)
$\frac{1}{20}$
(D)
$\frac{11}{200}$
(E)
$\frac{3}{50}$

AMC 10 2023 problem © Mathematical Association of America (MAA AMC). Reproduced for educational use.

풀이 과정
전략 작은 문제로 쪼개기

도구 #7(작은 문제로 쪼개기)이 두 단계 과정을 자연스러운 두 조각으로 나눕니다: (A) n 이 11의 배수일 확률 — 아니면 2단계가 절대 성공 못 함; (B) n 이 특정 11의 배수일 때, 무작위로 뽑은 n 의 약수가 11의 배수일 조건부 확률. 도구 #2(빠짐없이 나열하기)는 (A)의 11의 배수 개수 세기를 담당. 도구 #9(더 쉬운 문제로 줄이기)는 (B) 에서 약수 구조를 추상적으로 다루는 대신 n = 11의 작은 케이스를 시험하고, 도구 #5(패턴 찾기)로 모든 11의 배수가 정확히 절반의 약수만 11의 배수임을 확인합니다.

1STEP 1

11의 배수 세기

100 이하 11의 배수를 나열: 11, 22, …, 99 — 모두 9 개.

{11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88, 99}, 개수 = 9
2STEP 2

n이 배수여야 함 보이기

약수의 약수는 약수: 11 ∣ d 이고 d ∣ n 이면 11 ∣ n, 그래서 11의 배수인 n 만 11 배수 약수를 만들 수 있음.

11 ∣ d 그리고 d ∣ n → 11 ∣ n
3STEP 3

첫 확률 구하기

그래서 11의 배수 9 개만 중요; 첫 추출 n 이 그중 하나일 확률은 9100\frac{9}{100}.

P(n 이 11의 배수) = 9/100
4STEP 4

가장 작은 배수 검사하기

가장 쉬운 n = 11 시도: 약수 {1, 11} 중 11의 배수는 하나뿐, 성공 비율은 12\frac{1}{2}.

n = 11: 약수 = {1, 11}, 11 의 배수 = {11}, 1/2
5STEP 5

약수 규칙 찾기

n = 22와 n = 99 확인: 약수가 24\frac{2}{4}, 36\frac{3}{6} 로 나뉘어 리스트의 모든 11 배수가 비율 12\frac{1}{2}.

(#{n 의 약수 중 11의 배수})/(#{n 의 약수}) = 1/2
6STEP 6

약수 짝 짓기

왜 항상 12\frac{1}{2}? n = 11k (k ≤ 9)의 약수는 d 와 11d 로 짝지어 11의 배수와 아닌 것으로 균등 분할.

약수(11k) = 약수(k) ∪ 11 · 약수(k); 같은 크기 두 무리
7STEP 7

두 단계 확률 곱하기

전체 확률의 법칙: 11의 배수 9 개만 기여, 각 조건부 12\frac{1}{2} 에 가중치 1100\frac{1}{100} → 9200\frac{9}{200}.

P = 9 · 1/2 · 1/100 = 9/200
8STEP 8

선택지와 맞춰 보기

9200\frac{9}{200} 은 정확히 선택지 (B); (A) 8200\frac{8}{200}, (D) 11200\frac{11}{200} 은 오산에서 나오니 제외.

P = 9/200 → (B)
정답
9/200
크기 점검: 100 개 출발점 중 단 9% 만이 가능한 후보이고, 그 중에서 조건부 성공률이 12\frac{1}{2} 이므로 정답은 120\frac{1}{20} = 10200\frac{10}{200} 보다 살짝 작아야 함. 실제로 9200\frac{9}{200} = 0.045 < 0.05 — 일치. 짝짓기 논증이 견고한 이유는 11² > 100 이라서 각 n 이 11을 정확히 한 번만 인수로 가짐. 방향 점검: 정답은 9100\frac{9}{100} 보다 작아야 함 (1단계 성공이 곧 2단계 성공은 아니므로). 9200\frac{9}{200} 은 정확히 그 절반 — 합당.
💡핵심 정리

1 ~ 100 중 11의 배수 9 개만이 "11의 배수인 약수" 를 만들 가능성이 있고, 그 각각에서 약수의 정확히 절반이 11의 배수 — 따라서 답은 9100\frac{9}{100} · 12\frac{1}{2} = 9200\frac{9}{200}.

  • 11의 배수 세기
  • n이 배수여야 함 보이기
  • 첫 확률 구하기
  • 가장 작은 배수 검사하기
  • 약수 규칙 찾기
  • 약수 짝 짓기
  • 두 단계 확률 곱하기
  • 선택지와 맞춰 보기

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