AMC 10 · 2023 · #9

학년 6 arithmetic
perfect-squaresdifference-of-squaressequences-arithmeticlinear-equations-one-var pattern-recognitioneasier-related-problemidentify-subproblems ↑ 선수 지식: perfect-squaresdifference-of-squares
📏 짧은 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
16 과 25 처럼 연속된 두 양의 완전제곱수의 차이는 9 입니다. 차이가 2023 이하인 연속된 양의 완전제곱수 쌍이 모두 몇 개인지 세는 문제입니다.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
674
(B)
1011
(C)
1010
(D)
2019
(E)
2017

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

풀이 과정
전략 패턴 찾기

도구 #9(더 쉬운 문제)가 알려주는 것 — (n+1)² - n² 를 추상적으로 풀려 하지 말고 몇 개의 작은 사례를 직접 계산해 봅시다. 그러면 도구 #5(패턴 찾기) 가 곧장 알아챕니다: 차이가 3, 5, 7, 9, 11, … 즉 홀수가 차례로 등장. 도구 #1(그림 그리기) 이 시각적으로 받쳐줍니다 — n² 을 n × n 점 배열로 놓고 (n+1)² 로 키우면 L자 띠가 추가되는데 점 개수는 n + n + 1 = 2n + 1. 그러므로 n 번째 차이는 정확히 2n + 1. 이제 문제는 한 줄짜리 부등식 2n + 1 ≤ 2023 즉 n ≤ 1011 로 줄어들고, 1 부터 1011 까지의 정수를 세면 끝. 정식 대수는 필요 없습니다 — 패턴과 L자 그림이 모든 일을 해줍니다.

1STEP 1

처음 몇 개의 n 에서 두 제곱수 사이의 간격을 계산해 패턴을 찾습니다.

n & 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 6 ; (n+1)² - n² & 3 & 5 & 7 & 9 & 11 & 13
2STEP 2

간격 3, 5, 7, 9, … 는 차례로 나오는 홀수, 그러므로 n 번째 간격은 2n + 1.

(n+1)² - n² = 2n + 1
3STEP 3

조건은 2n + 1 ≤ 2023, 양변에서 1 을 빼고 2 로 나누면 n ≤ 1011.

2n + 1 ≤ 2023 → 2n ≤ 2022 → n ≤ 1011
4STEP 4

1 부터 1011 까지 각 정수 n 이 유일한 쌍을 만드니, 쌍의 개수는 1011.

쌍의 개수 = 1011 - 1 + 1 = 1011 → (B)
정답
1011
세 가지 확인. (1) 경계: n = 1011 일 때 차이가 2(1011) + 1 = 2023 으로, 문제의 " ≤ 2023" 조건에 들어가니 n = 1011 이 포함됨. (2) 경계: n = 1012 일 때 차이가 2025 > 2023 이므로 빠짐 — 자연스러움. (3) 크기 어림: 차이는 대략 2n, 따라서 n 의 상한은 대략 2023 / 2 ≈ 1011 — 일치. 오답 식별: (A) 674 는 2023 / 3 으로 분모 잘못, (C) 1010 은 n = 1011 경계를 빠뜨리는 off-by-one, (D) 2019 과 (E) 2017 은 2023 자체를 갖고 노는 미끼.
💡핵심 정리

이 AMC 10 문제는 사실 6학년 부등식만 알면 풀 수 있어요 — 연속 제곱수의 간격은 항상 다음 홀수 2n + 1, 그래서 문제는 2n + 1 ≤ 2023 이 되고 n ≤ 1011, 즉 1011 쌍.