AMC 10 · 2004 · #18

학년 8 geometry-2dalgebra
midpoint-formulaquadratic-equationspythagorean-theorem symmetry-argumentconvert-to-algebra ↑ 선수 지식: midpoint-formula
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
두 점이 곡선 y 는 4x 제곱 더하기 7x 빼기 1 위에 있다. 원점이 두 점의 정확히 한가운데에 있다. 두 점 사이의 거리를 구하여라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
$2\sqrt5$
(B)
$5+\frac{\sqrt2}{2}$
(C)
$5+\sqrt2$
(D)
7
(E)
$5\sqrt2$
풀이 과정
전략 변수 도입하기

곡선 위의 두 미지의 점은 미지수 네 개처럼 보이지만, 중점 조건이 그것을 절반으로 줄인다. A=(p,q)라면 B는 반드시 (-p,-q)이다. 그러니 A에 이름을 붙이고 남은 하나의 요구, 즉 A와 그 점대칭 상이 모두 곡선 위에 있다는 조건을 적는다. 그러면 p, q에 대한 방정식 둘이 나오는데, 하나씩 푸는 대신 두 식을 더하고 빼는 편이 낫다. 더하면 홀수차 항이, 빼면 짝수차 항이 사라져서 각 조합이 미지수 하나씩을 떼어 낸다.

1STEP 1

중점 조건으로 B를 A에 묶기

중점 조건이 둘째 점을 첫째 점의 반 바퀴로 만든다.

(p+x_B)/2=0, (q+y_B)/2=0 ⟹ B=(-p,-q)
2STEP 2

두 점이 곡선 위에 있다는 조건 적기

둘 다 곡선 위라는 조건이 미지수 둘에 두 방정식을 준다.

q=4p²+7p-1, -q=4p²-7p-1
3STEP 3

두 식을 더해 p 구하기

더하면 홀수 부분이 사라져 첫 좌표가 플러스마이너스 이분의 일로 정해진다.

0=8p²-2 ⟹ p²=1/4 ⟹ p=±1/2
4STEP 4

두 식을 빼서 q 구하기

빼면 다른 좌표가 나오고 두 부호는 같은 선분을 가리킨다.

2q=14p ⟹ q=7p, A=(1/2,7/2), B=(-1/2,-7/2)
5STEP 5

선분의 길이 재기

두 변 1과 7이 빗변 5√2를 준다, 보기 (E).

AB=√((1/2-(-1/2))²+(7/2-(-7/2))²)=√(1+49)=√(50)=5√(2)
정답
5√2
원점이 중점이므로 AB=2 · OA이고, OA=√(1/4+49/4)=√(50)/2≈ 3.54이므로 AB≈ 7.07이다. 선택지와 견주어 보면 2√(5)≈ 4.47, 5+√(2)/2≈ 5.71, 5+√(2)≈ 6.41은 모두 너무 작다. 위험한 것은 7이다. 거친 소수 계산만으로는 갈라내기 어려울 만큼 가깝다. 그러나 7²=49인데 AB²=50이므로 AB는 7보다 엄밀히 크다. 맞는 것은 5√(2)=√(50)뿐이며, 근삿값 대신 제곱해서 비교하는 것이 안전한 판단을 만든다. 답이 아주 작은 점 짝에서 나왔다는 점도 볼 만하다. 선분은 짧고 가파르며 기울기가 7인데, 이는 계수 7이 끝까지 사라지지 않았다는 사실과 맞아떨어진다.
💡핵심 정리

원점이 중점이면 두 번째 점은 첫 번째 점의 부호만 모두 뒤집은 것이다. 그러니 두 조건을 나란히 적고 더해 보면, 살아남는 항들이 점의 위치를 알려 준다.

  • 중점 조건으로 B를 A에 묶기
  • 두 점이 곡선 위에 있다는 조건 적기
  • 두 식을 더해 p 구하기
  • 두 식을 빼서 q 구하기
  • 선분의 길이 재기