AMC 10 · 2015 · #2

학년 7 geometry-2d
polygon-inequalityperimeterinterval-arithmetic bound-inequality-then-enumerate ↑ 선수 지식: polygon-inequalityperimeter
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
삼각형의 두 변을 알고 세 번째 변은 자유롭다. 불가능한 둘레를 찾아라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
52
(B)
57
(C)
62
(D)
67
(E)
72
풀이 과정
전략 극단의 원리

이 문제 전체가 경계에 관한 질문이다 — 가능한 둘레의 집합은 어디에서 끝나는가. 그래서 이를 판가름하는 것은 도구 #14(극단의 원리)이다. 주어진 두 변을 완전히 펼친 극단과 완전히 접은 극단으로 밀어붙이면 범위의 양 끝이 한꺼번에 정해지고, 그 양 끝이 왜 포함이 아니라 제외인지도 드러난다. 도구 #4(변수 도입하기)는 세 번째 변에 x라는 이름을 붙여, 둘레와 세 번째 변이 모자만 바꿔 쓴 같은 미지수가 되게 한다. 도구 #1(그림 그리기)은 극단을 눈에 보이게 해 주는 경첩 그림을 제공하고, 못지않게 중요하게도 그 사이의 값들이 모두 실제로 도달된다는 것을 보여 준다. 그다음 도구 #3(가능성 지우기)이 값싼 마지막 점검을 한다. 네 선택지는 범위 안에 있고 하나는 그렇지 않다.

1STEP 1

둘레를 세 번째 변에 묶기

둘레와 세 번째 변이 함께 움직인다.

P=20+15+x=35+x ⟺ x=P-35
2STEP 2

두 변을 경첩처럼 돌리기

두 변을 돌리면 전체 범위가 훑어진다.

각 0° 에서의 간격 = 20-15 = 5, 각 180° 에서의 간격 = 20+15 = 35
3STEP 3

양 끝은 삼각형이 아니다

양 끝은 납작해서 삼각형이 아니다.

x=5 또는 x=35 → 세 꼭짓점이 한 직선 위, 넓이 0 → 5 < x < 35
4STEP 4

범위를 둘레로 옮기기

옮기면 둘레의 범위가 나온다.

5 < x < 35 → 5+35 < x+35 < 35+35 → 40 < P < 70
5STEP 5

다섯 수를 검사하기

그 밖에 있는 것은 72뿐이다, 보기 (E).

52,57,62,67 ∈ (40,70) 그러나 72 > 70 → (E)
정답
72
배제된 둘레는 범위를 전혀 언급하지 않고도 그 자체로 확인된다. 72는 세 번째 변이 37이기를 강요하는데 20+15=35 < 37이므로 두 변이 만날 수 없다. 받아들여진 둘레들도 같은 방식으로 곧장 검증된다. 52의 경우 세 변은 20,15,17이고 15+17=32 > 20, 20+17=37 > 15, 20+15=35 > 17로 세 검사를 모두 통과한다. 여기서 틀리는 길은 둘 다 영리함이 아니라 꼼꼼함의 문제이다. 첫째, 부등식 x < 20+15만 확인하고 x > 20-15를 잊으면 아래쪽 경계 없이 위쪽 경계만 얻는다. 그래도 72는 여전히 걸러지지만, 이상한 선택지가 너무 작은 쪽이었다면 그 방법은 실패했을 것이다. 둘째, 경계를 닫힌 것으로 취급하면 70을 허용하게 된다. 그것은 실제로 틀린 처리지만, 여기서는 70이 선택지에 없어 답이 바뀌지 않는다. 또한 답이 세 번째 변의 정수 여부에 의존하지 않는다는 점도 짚어 둘 만하다. 문제가 정수라고 말한 적이 없으니 그것이 옳다.
💡핵심 정리

경첩으로 이어진 두 변은 그 차와 합 사이의 간격만 건너지를 수 있으므로, 둘레는 긴 변의 두 배와 두 변을 합한 것의 두 배 사이라면 무엇이든 될 수 있다.

  • 둘레를 세 번째 변에 묶기
  • 두 변을 경첩처럼 돌리기
  • 양 끝은 삼각형이 아니다
  • 범위를 둘레로 옮기기
  • 다섯 수를 검사하기