AMC 10 · 2017 · #11

학년 8 geometry-2d
polygon-angle-sumlinear-equations-one-varmultiples convert-to-algebrabound-inequality-then-enumerate ↑ 선수 지식: polygon-angle-sum
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
볼록 다각형의 내각 하나가 합계에서 빠졌다. 빠진 각을 구하여라.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
37
(B)
63
(C)
117
(D)
143
(E)
163
풀이 과정
전략 변수 도입하기

모르는 것이 둘입니다 — 빠진 각과 변의 개수 — 그런데 문제가 주는 수는 2017 하나뿐입니다. 도구 #4 (변수 도입하기)로 둘 다 이름 붙입니다: 빠진 각을 x, 변의 개수를 n이라 하면 2017 + x = (n-2) · 180입니다. 미지수 둘에 식 하나면 보통 해가 여러 개여서, 이 식만으로는 부족합니다. 여기서 구해 주는 것이 볼록이라는 단어입니다. 볼록은 0 < x < 180을 강제하는데, 이것이 바로 도구 #14 (극단의 원리)입니다 — x를 양쪽 끝으로 밀어 보면 진짜 내각의 합이 폭 180짜리 창 안에 갇힙니다. 연속한 180의 배수는 정확히 180만큼 떨어져 있으므로, 그런 창 안에는 180의 배수가 많아야 하나뿐입니다. 그러면 문제 전체가 도구 #3 (가능성 지우기)로 바뀝니다: 근처의 180의 배수를 적고, 창 밖에 있는 것을 지우면 하나만 남습니다.

1STEP 1

빠진 각에 이름 붙이기

참 합계는 보고된 값에 빠진 각을 더한 것이다.

2017 + x = (n-2) · 180
2STEP 2

볼록 조건으로 합을 조이기

볼록 조건이 그 각을 180 아래로 유지한다.

0 < x < 180 → 2017 < 2017 + x < 2197
3STEP 3

창 안의 유일한 180의 배수 찾기

그 창에 맞는 합계는 하나뿐이다.

180 · 11 = 1980 < 2017 < 2160 < 2197 < 2340 = 180 · 13
4STEP 4

빼서 각을 되찾기

빼면 143, 보기 (D).

x = 2160 - 2017 = 143 → (D)
정답
143
모든 선택지가 180보다 작으므로 볼록 조건만으로는 서로 구별되지 않습니다. 날카로운 검사는 배수 여부입니다. 2017 + 143 = 2160 = 180 · 12만이 180의 배수이고, 나머지는 2054, 2080, 2134, 2180으로 어느 것도 180으로 나누어떨어지지 않습니다. 상황 자체도 모순이 없습니다: 14각형은 각이 14개이고, 클레어가 더한 13개의 평균은 약 155.2°로 180°보다 넉넉히 작으므로 이런 볼록 14각형은 실제로 존재할 수 있습니다. 답은 볼록을 얼마나 엄격히 읽느냐에도 좌우되지 않습니다: 정확히 180°인 평각을 허용하더라도 합은 2197이 되는데 이는 여전히 180의 배수가 아니므로, 가능한 합은 2160뿐입니다.
💡핵심 정리

다각형의 내각의 합은 언제나 180의 배수이고 볼록다각형의 각은 모두 180보다 작으므로, 빠뜨린 각은 2017에서 바로 다음 180의 배수까지의 거리입니다.

  • 빠진 각에 이름 붙이기
  • 볼록 조건으로 합을 조이기
  • 창 안의 유일한 180의 배수 찾기
  • 빼서 각을 되찾기