AMC 10 · 2009 · #12

학년 7 number-theory
digit-decompositiondigit-sumlinear-diophantine convert-to-algebradigit-constraints ↑ 선수 지식: place-value
📏 중간 풀이 💡 3 개 인사이트
문제
어떤 수가 자기 자릿수 합의 여섯 배와 같다. 1000보다 작은 그런 수의 개수를 구하여라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
0
(B)
1
(C)
2
(D)
4
(E)
12
풀이 과정
전략 대수로 바꾸기

조건이 수와 그 수의 자리 숫자를 묶고 있으므로, 첫 수는 수를 한 덩어리로 보지 말고 자릿값으로 풀어 쓰는 것이다. 그러면 "자리 숫자 합의 6배"는 세 자리 숫자에 대한 일차방정식 하나가 된다. 자리 숫자는 0과 9 사이에 갇혀 있고, 이 범위만으로도 백의 자리를 강제할 만큼 힘이 세다. 그다음은 배수 논리로 나머지가 정해진다. 마지막 단계는 일부러 대수가 아니다. 방정식이 내놓는 후보는 모두 원래 문장에 되돌려 확인해야 한다. 방정식은 "양의 정수"라는 말이 배제하는 수 하나까지 받아들이기 때문이다.

1STEP 1

수를 자리 숫자로 풀어 쓰기

수를 풀어 쓰면 세 자릿수로 이름 붙는다.

N = 100a + 10b + c, S = a + b + c, a,b,c ∈ {0,1,…,9}
2STEP 2

방정식 하나가 탐색을 대신한다

그러면 방정식 하나가 모든 수 탐색을 대신한다.

100a + 10b + c = 6(a + b + c) ⟹ 94a + 4b = 5c
3STEP 3

백의 자리는 0일 수밖에 없다

크기를 비교하면 백의 자리가 0으로 강제된다.

a ≥ 1 ⟹ 94a + 4b ≥ 94 > 45 ≥ 5c (모순), 따라서 a = 0
4STEP 4

자리 숫자 안에서 4b = 5c 풀기

나머지는 두 자리의 작은 배수 문제다.

4b = 5c = V, gcd(4,5) = 1 → 20 ∣ V, V ≤ 36 → V ∈ {0, 20} → (b,c) = (0,0) 또는 (5,4)
5STEP 5

살아남은 후보를 문장에 되돌려 확인하기

양수인 것은 하나뿐이다, 보기 (A).

(b,c) = (0,0) → N = 0 (양수 아님); (b,c) = (5,4) → N = 54, 6(5+4) = 54
정답
1
서로 독립인 두 가지 크기 점검이 개수 1과 맞는다. 첫째, 조건을 만족하는 수는 많아야 6 x 27 = 162이므로 탐색 범위는 처음 162개의 정수 안에 모두 들어 있다. 개수가 12라면 그중 대략 열넷에 하나꼴로 조건을 만족해야 하는데, 방정식 94a + 4b = 5c는 십의 자리와 일의 자리를 0이 아닌 단 한 쌍으로 못 박으므로 그런 일은 불가능하다. 둘째, 개수가 0일 수도 없다. 54를 직접 제시하고 확인했기 때문이다. 5 + 4 = 9이고 6 x 9 = 54다. 1부터 162까지 손으로 훑어도 54 하나뿐임이 확인되므로 답은 1, 즉 (B)다.
💡핵심 정리

어떤 규칙이 수와 그 수의 자리 숫자를 함께 묶고 있으면, 수를 100a + 10b + c로 풀어 써서 양쪽을 같은 언어로 맞춘 다음, 살아남은 후보를 반드시 원래 문장에 되돌려 확인하자.

  • 수를 자리 숫자로 풀어 쓰기
  • 방정식 하나가 탐색을 대신한다
  • 백의 자리는 0일 수밖에 없다
  • 자리 숫자 안에서 4b = 5c 풀기
  • 살아남은 후보를 문장에 되돌려 확인하기