AMC 10 · 2010 · #5

학년 7 algebra
optimizationlinear-equations-one-var extreme-principleconvert-to-algebra ↑ 선수 지식: linear-equations-one-var
📏 중간 풀이 💡 3 개 인사이트
문제
한 참가자가 절반 시점에서 정해진 만큼 앞서 있고 최저 점수 아래로는 내려가지 않는다. 승리를 확실하게 만드는 최소 만점 횟수를 구하여라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
38
(B)
40
(C)
42
(D)
44
(E)
46
풀이 과정
전략 극단의 원리

모든 것을 좌우하는 낱말은 '보장'이다. 이 말은 남은 경기의 모든 진행을 한꺼번에 훑으므로 겉보기에는 경우의 수가 끝이 없다. 그래서 도구 #14(극단의 원리)가 주된 수단이다. 그 모든 경우를 가장 불리한 하나로 바꿔치기하는 것이다. 이 바꿔치기가 정당하다는 사실은 그냥 넘기지 말고 이유를 말해 둘 만하다. 두 선수의 최종 점수는 각각 독립적인 한 발 한 발의 합이므로, 첼시의 총점은 자유로운 발이 전부 자기 하한에 놓일 때 정확히 최소가 되고, 상대의 총점은 모든 발이 상한에 놓일 때 정확히 최대가 된다. 그다음 도구 #4(변수 도입하기)로 첼시의 알 수 없는 현재 점수에 이름을 붙여 비교를 적을 수 있게 하는데, 그 이름이 곧바로 소거되는 것도 보인다. 도구 #13(대수로 바꾸기)은 보장 조건을 n 에 대한 부등식 하나로 바꾼다. 대수만으로는 채워지지 않는 단계가 남는데, 바로 경계가 딱 맞는지이다. 종이 위에서 부등식이 깨지는 것만으로 어떤 n 을 배제하려면 그 깨지는 상황이 규칙상 실제로 가능해야 하므로, 도구 #14로 되돌아가 합법적인 점수로 그 상황을 직접 만든다. 마지막으로 도구 #3(가능성 지우기)은 정중앙을 더 쏘는 것이 결코 손해가 아니라는 사실을 써서 성립하는 n 들이 위쪽으로 끊김 없이 이어짐을 보인다. 그래야 '최솟값'이라는 말이 뜻을 가진다. 도구 #16(관점 바꾸기)은 정중앙이 아닌 발을 세는 방식으로 검토 단계에서 독립적인 교차 확인을 맡는다.

1STEP 1

'보장'을 하나의 최악의 경우로 바꾸기

보장이 하나의 구체적인 최악의 경우가 된다.

첼시의 자유로운 발 ≥ 4 상대의 각 발 ≤ 10
2STEP 2

총점에 이름 붙이기 — 현재 점수는 소거된다

총점에 이름을 붙이면 현재 점수가 상쇄된다.

M(n) = (k + 10n + 4(50-n)) - ((k-50) + 500) = 6n - 250
3STEP 3

부등식 풀기 — 부등호는 엄밀하게

이기는 조건은 엄밀한 부등식이다.

6n - 250 > 0 ⟹ n > 250/6 = 41 2/3 ⟹ n ≥ 42
4STEP 4

지는 상황이 실제로 가능함을 보이기

지는 경우가 실제로 가능하므로 더 작은 값은 안 된다.

500 + 41 · 10 + 9 · 4 = 946 < 450 + 50 · 10 = 950
5STEP 5

42는 항상 이기고, 그보다 작은 값은 안 됨을 확인하기

이웃한 값을 확인하면 42, 보기 (C).

M(38) = -22, M(40) = -10, M(41) = -4, M(42) = +2 → (C)
정답
42
먼저 크기를 가늠해 보자. 첼시의 여유는 50 점인데, 남은 50 발 동안 상대는 최대 500 점을 벌 수 있는 반면 하한만 맞히는 첼시는 200 점밖에 못 번다. 50 점 리드에 맞서 300 점이 밀려오는 셈이다. 그러니 첼시는 후반 거의 전부를 최대 출력으로 보내야 하고, 답이 30 대 후반에서 40 대 초반에 놓이리라 예상할 수 있다. 50 발 중 42 발이 바로 그 자리다. 둘째 확인은 짝수성이다. 목록의 모든 점수가 짝수이므로 두 최종 점수도 짝수이고 점수 차도 짝수이다. 계산된 차 -22, -10, -4, +2가 모두 짝수인 것은 그래야만 하기 때문이고, 차가 정확히 1 인 일은 처음부터 있을 수 없었다. 셋째로 각 가정이 실제로 일을 하는지 시험해 보자. 첼시의 '적어도 4 점'을 지우면 자유로운 발이 0 점일 수 있으므로 10n > 450, 즉 n ≥ 46이 되는데 이것이 선택지 (E)이다. 그러니 하한은 장식이 아니라 실제로 무게를 지탱하고 있고, (E)는 그 하한을 무시했을 때 나오는 답이다. 마지막으로 42 ≤ 50 이므로 약속한 정중앙 발이 남은 발 수 안에 들어간다.
💡핵심 정리

'보장'은 최악의 경우를 버텨야 한다는 뜻이므로 상대는 최고로, 나 자신은 하한으로 놓고 계산하라. 여기서는 4 점 한 발을 정중앙으로 바꿀 때마다 완충재가 6 점씩 쌓이고, 250 점짜리 구덩이를 빠져나오려면 그 교체가 42 번 필요하다.

  • '보장'을 하나의 최악의 경우로 바꾸기
  • 총점에 이름 붙이기 — 현재 점수는 소거된다
  • 부등식 풀기 — 부등호는 엄밀하게
  • 지는 상황이 실제로 가능함을 보이기
  • 42는 항상 이기고, 그보다 작은 값은 안 됨을 확인하기