AMC 10 · 2002 · #21

학년 6 number-theory
lcmmultiplesdivisibility-rules identify-subproblemscasework ↑ 선수 지식: lcmdivisibility-rules
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
2002 보다 작은 각 양의 정수 n 에 대하여, n 이 13과 14로 모두 나누어떨어지면 a_n = 11, 14와 11로 모두 나누어떨어지면 a_n = 13, 11과 13으로 모두 나누어떨어지면 a_n = 14, 그 밖에는 a_n = 0으로 정의한다. n = 1부터 2001까지 a_n 을 모두 더하라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
448
(B)
486
(C)
1560
(D)
2001
(E)
2002
풀이 과정
전략 작은 문제로 쪼개기

거의 모든 항이 0 이므로 이 합은 사실 작은 세는 문제 세 개를 이어 붙인 것이다 — 이것이 도구 #7(작은 문제로 쪼개기)이다. 각 규칙에 걸리는 n 이 몇 개인지 세고, 그 개수에 값을 곱한 뒤 더하면 된다. 다만 더하기 전에 세 집합이 겹치는지 확인해야 한다. 한 n 이 두 규칙을 동시에 만족하면 중복해서 세일 뿐 아니라 정의 자체가 모호해지기 때문이다. 교집합에 무엇이 있는지 묻는 습관이 도구 #12(벤 다이어그램 그리기)이고, 여기서는 교집합이 비어 있음이 드러난다. 그다음 도구 #2(빠짐없이 나열하기)로 각 개수를 센다. '둘 다로 나누어떨어진다'는 '최소공배수로 나누어떨어진다'와 같으므로 각 규칙은 정해진 한 수의 배수에서만 작동하고, 2001 이하의 m 의 배수는 그저 m, 2m, 3m, … 이다.

1STEP 1

두 약수를 한 수로 바꾸기

서로소인 두 수로 나누어떨어짐은 곱으로 나누어떨어짐이다: 182, 154, 143.

182 = 13 · 14, 154 = 14 · 11, 143 = 11 · 13
2STEP 2

세 경우가 겹치지 않음을 확인하기

두 규칙이 충돌하려면 2002의 배수여야 하는데 범위가 그것을 배제한다.

lcm(11,13,14) = 2002 > 2001
3STEP 3

각 무리의 배수 개수 세기

각각이 2002를 정확히 나누므로 범위 안 개수는 10, 12, 13이다.

⌊ 2001/182 ⌋ = 10, ⌊ 2001/154 ⌋ = 12, ⌊ 2001/143 ⌋ = 13
4STEP 4

개수에 값을 곱해 더하기

값을 곱해 더하면 110 + 156 + 182 = 448, 보기 (A).

Σ_n=1²⁰⁰¹ a_n = 11 · 10 + 13 · 12 + 14 · 13 = 110 + 156 + 182 = 448 (A)
정답
448
믿기 전에 크기를 어림한다. 0이 아닌 항은 10 + 12 + 13 = 35 개뿐이고 어떤 항도 14를 넘지 않으므로 합은 많아야 35 · 14 = 490이다. 이것만으로 (C) 1560, (D) 2001, (E) 2002는 너무 커서 곧바로 배제된다. 남은 경쟁자 (B) 486은 각 개수를 하나씩 더 세었을 때 나오는 값이다 — 11 · 11 + 13 · 13 + 14 · 14 = 121 + 169 + 196 = 486 — 즉 세 무리 모두에 n = 2002를 포함시키는 실수이다. 합은 2001 에서 멈추므로 각 개수는 정말로 하나씩 적고, 결과는 448이다. 182의 배수를 직접 나열하면 182, 364, 546, 728, 910, 1092, 1274, 1456, 1638, 1820으로 2002 미만에 정확히 10 개임이 확인된다.
💡핵심 정리

합이 거의 다 0 일 때는, 무언가 일어나는 몇 자리를 찾고 그 자리들이 겹치지 않는지 확인한 다음, 개수를 세어 곱하기만 하면 된다.

  • 두 약수를 한 수로 바꾸기
  • 세 경우가 겹치지 않음을 확인하기
  • 각 무리의 배수 개수 세기
  • 개수에 값을 곱해 더하기