AMC 10 · 2016 · #5

학년 6 number-theory
logical-deductionif-then-reasoningprime-numbersparity contrapositivecasework ↑ 선수 지식: logical-deductionprime-numbers
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
어떤 주장이 특정한 종류의 모든 수를 어떤 방식으로 쪼갤 수 있다고 말한다. 그것을 반증할 것을 찾아라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
an odd integer greater than } 2 \text{ that can be written as the sum of two prime numbers
(B)
an odd integer greater than } 2 \text{ that cannot be written as the sum of two prime numbers
(C)
an even integer greater than } 2 \text{ that can be written as the sum of two numbers that are not prime
(D)
an even integer greater than } 2 \text{ that can be written as the sum of two prime numbers
(E)
an even integer greater than } 2 \text{ that cannot be written as the sum of two prime numbers
풀이 과정
전략 관점 바꾸기

이 추측은 2보다 큰 모든 짝수에 대한 주장이므로, 이를 무너뜨리는 일은 패턴을 찾는 문제가 아니라 주장이 깨지는 수 하나를 찾는 문제이다. "모든 경우가 성립한다"에서 "한 경우가 실패한다"로 관점을 바꾸면 반드시 갖춰야 할 두 부분으로 이루어진 정확한 틀이 나오고, 다섯 설명을 그 틀에 하나씩 대볼 수 있다. 구체적인 확인용 수가 마무리를 짓는다. 지금 존재하는 어떤 수가 이미 만족시키는 설명은 반례일 수 없는데, 문제가 반례는 지금껏 발견된 적이 없다고 말하기 때문이다.

1STEP 1

주장을 조건-결론 꼴로 쓰기

그 주장은 하나의 조건-결론 문장이다.

for every integer n: (n even and n > 2) → n = p + q for some primes p, q
2STEP 2

'모든' 주장을 깨는 조건 보기

반례는 양쪽을 모두 충족해야 한다.

counterexample n: (n even and n > 2) and n ≠ p + q for all primes p, q
3STEP 3

홀수는 증인이 될 수 없다

종류가 다른 수는 증인이 될 수 없다.

9 = 2 + 7 (both prime); 11 = 2+9 = 3+8 = 5+6 = 7+4 (never two primes)
4STEP 4

나쁜 분할은 실패가 아니다

나쁜 분할 하나는 실패가 아니다.

8 = 4 + 4 (neither prime), 8 = 3 + 5 (both prime)
5STEP 5

예시는 반례가 아니다

성립하는 예는 반례가 아니다.

2016 = 13 + 2003 (both prime) → conjecture holds for 2016
6STEP 6

실패하는 하나만 남기기

그것을 깨는 후보는 하나뿐이다, 보기 (E).

even, n > 2 (condition met) + no prime pair sums to n (promise broken)
정답
두 소수의 합으로 쓸 수 없는, 2보다 큰 짝수
(E)를 추측에 직접 대보자. 그런 수가 존재한다면 "2보다 큰 모든 짝수는 두 소수의 합이다"라는 문장은 거짓이 된다. 그 수는 짝수이고, 2보다 크며, 그런 합이 아니기 때문이다. 이제 나머지 넷을 반대편에서 확인하자. 넷은 각각 지금 있는 수로 이미 실현된다. (A)는 9, (B)는 11, (C)는 8, (D)는 2016이다. 그런데 문제는 반례가 발견된 적이 없다고 말한다. 따라서 그 네 설명은 반례를 설명할 수 없고, (E)만 살아남는다.
💡핵심 정리

"모든"이라고 말하는 주장을 깨려면, 주장의 조건에 들어맞으면서도 약속은 지키지 못하는 경우 하나가 필요하다. 그보다 약한 것은 아무 소용이 없다.

  • 주장을 조건-결론 꼴로 쓰기
  • '모든' 주장을 깨는 조건 보기
  • 홀수는 증인이 될 수 없다
  • 나쁜 분할은 실패가 아니다
  • 예시는 반례가 아니다
  • 실패하는 하나만 남기기