AMC 10 · 2008 · #11

학년 6 geometry-3dlogic
net-foldingface-adjacencyoptimization spatial-visualizationcomplementary-counting ↑ 선수 지식: net-folding
📏 긴 풀이 💡 3 개 인사이트 📊 도형
문제
숫자가 적힌 똑같은 정육면체 셋을 탁자 위에 탑처럼 쌓아 다섯 면이 가려진다. 각 정육면체는 마음대로 돌릴 수 있다. 보이는 숫자들의 합의 최댓값을 구하여라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
154
(B)
159
(C)
164
(D)
167
(E)
189
풀이 과정
전략 공간 상상하기

보이는 13개를 쫓아다니면 복잡하지만 가려진 5개를 쫓으면 짧다. 그러니 관점을 뒤집어서, 고정된 전체 합에서 가려진 합을 빼면 된다. 다만 이 뒤집기는 가려질 수 있는 면이 무엇인지 알아야 쓸모가 있고, 그것은 접기 문제다. 쌓인 정육면체에서 가려지는 윗면과 밑면은 서로 마주 보는 면이므로, 어떤 수가 어떤 수와 마주 보는지 전개도를 접어서 알아내야 한다. 바로 이 사실이 '작은 수만 골라 숨기기'를 막는다. 접기로 가려진 합의 하한을 얻은 뒤에도, 그 하한에 실제로 도달하는 쌓기를 만들어 보여야 한다. 아무도 도달하지 못하는 하한은 답이 아니기 때문이다.

1STEP 1

가려지는 다섯 면 찾기

정확히 다섯 면이 둘-둘-하나로 가려진다.

18 - 13 = 5 = 2 + 2 + 1
2STEP 2

전개도를 접어 마주 보는 짝 찾기

전개도를 접으면 어떤 수가 마주 보는지 정해진다.

1 ⇔ 32, 2 ⇔ 16, 4 ⇔ 8
3STEP 3

작은 두 수를 숨기는 방법 지우기

그 짝짓기가 가장 작은 두 수를 함께 숨기는 것을 막는다.

1 + 32 = 33, 2 + 16 = 18, 4 + 8 = 12
4STEP 4

질문을 여집합으로 바꾸기

보이는 것을 최대로 하는 것은 가려지는 것을 최소로 하는 것이다.

보이는 합 = 189 - 가려진 합, 189 = 3 × 63
5STEP 5

가려진 합을 바닥까지 내리기

가려진 합은 25 아래로 내려갈 수 없다.

가려진 합 ≥ 12 + 12 + 1 = 25
6STEP 6

그 바닥에 닿는 탑 직접 만들기

실제 탑이 그 바닥에 닿아 164, 보기 (E).

189 - 25 = 164
정답
164
더 큰 두 선택지는 따로 지울 수 있다. 선택지 (E) 189는 18개 면 전체의 합이라 아무것도 가려지지 않아야 하는데, 다섯 면이 덮이고 모든 면이 1 이상이므로 불가능하다. 선택지 (D) 167은 가려진 합이 189 - 167 = 22여야 하지만, 덮이는 두 짝만으로도 이미 최소 12 + 12 = 24가 강제되므로 22는 나올 수 없다. 반면 164는 하한만 보인 것이 아니라 실제 탑으로 만들어 보였으므로 도달 가능하면서 동시에 가장 큰 값이고, 따라서 (C)가 확인된다.
💡핵심 정리

정육면체의 윗면과 밑면을 덮으면 언제나 마주 보는 두 면이 함께 가려지니까, 어떤 수는 그 맞은편 수와 세트로만 숨길 수 있다.

  • 가려지는 다섯 면 찾기
  • 전개도를 접어 마주 보는 짝 찾기
  • 작은 두 수를 숨기는 방법 지우기
  • 질문을 여집합으로 바꾸기
  • 가려진 합을 바닥까지 내리기
  • 그 바닥에 닿는 탑 직접 만들기