AMC 10 · 2002 · #11

학년 4 number-theory
prime-numbersparitydivisibility-rules casework ↑ 선수 지식: prime-numbersparity
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
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문제
네 개의 양의 정수 A, B, 차 A 빼기 B, 합 A 더하기 B가 모두 동시에 소수이다. 이 네 소수의 합에 대해 항상 성립하는 성질이 무엇인지 정해야 한다.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
$\ \mathrm{even}$
(B)
$\ \mathrm{divisible\ by\ }3$
(C)
$\ \mathrm{divisible\ by\ }5$
(D)
$\ \mathrm{divisible\ by\ }7$
(E)
$\ \mathrm{prime}$
풀이 과정
전략 가능성 지우기

홀짝(패리티)과 단 하나뿐인 짝수 소수 때문에 값이 아주 강하게 제한되어, 살아남는 값의 조합은 오직 하나뿐이다. 그래서 홀짝과 나누어떨어짐으로 경우를 지워 나가 A와 B의 답이 하나만 남게 한 뒤, 그 합을 읽어 내는 것이 좋은 방법이다.

1STEP 1

네 소수의 이름 붙이기

넷을 그대로 적는다; 차가 양의 소수여야 하므로 A가 B보다 크다.

A, B, A-B, A+B all prime, (A-B)+(A+B)=2A
2STEP 2

둘 다 홀수는 불가능

둘 다 홀수면 합과 차가 모두 짝수라 불가능하므로 하나는 2이다.

odd-odd=even, even prime=2 only
3STEP 3

어느 것이 2인지 정하기

A가 2이면 차가 양수가 아니므로 B = 2이다.

A=2 → A-B=2-B ≤ 0 (not prime) → B=2
4STEP 4

3으로 나누어떨어짐 이용하기

그러면 A-2, A, A+2가 3의 나머지를 모두 덮어 가장 작은 것이 3, 즉 A = 5이다.

A-2, A, A+2 (mod 3) = {0,1,2} → 3 ∣ (A-2) → A-2=3 → A=5
5STEP 5

더한 뒤 성질 고르기

네 소수의 합은 17이고 그 자체가 소수이다, 보기 (E).

5+2+3+7=17, 17 is prime
정답
소수
찾은 값을 직접 확인한다: 5, 2, 3, 7은 각각 소수이고, 5 - 2 = 3도 소수, 5 + 2 = 7도 소수이므로 모든 조건이 성립한다. 합 17은 홀수(보기 A 아님), 3으로 나눈 나머지 2, 5로 나눈 나머지 2, 7로 나눈 나머지 3(보기 B, C, D 아님)이며, 17은 소수이므로 보기 E와 일치한다.
💡핵심 정리

짝수 소수는 2뿐이라 B는 2여야 하고, 그러면 3으로 나누어떨어짐이 A = 5를 강제하여 소수 2, 3, 5, 7이 나오는데 그 합 17 역시 소수이다.

  • 네 소수의 이름 붙이기
  • 둘 다 홀수는 불가능
  • 어느 것이 2인지 정하기
  • 3으로 나누어떨어짐 이용하기
  • 더한 뒤 성질 고르기