AMC 10 · 2018 · #13

학년 7 number-theory
base-conversionexponents symmetry-argumentcomplementary-counting ↑ 선수 지식: base-conversion
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
여덟 개의 계수를 각각 마이너스 1, 0, 1 중에서 고릅니다. 그 계수들에 3의 거듭제곱을 차례로 곱해 더한 수를 만듭니다. 이렇게 나올 수 있는 서로 다른 음이 아닌 정수가 몇 개인지 세세요.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
512
(B)
729
(C)
1094
(D)
3281
(E)
59,048
풀이 과정
전략 관점 바꾸기

도구 #2(빠짐없이 나열하기)로 계수 조합의 총 개수를 셈: 자릿수마다 3가지, 8자리이므로 3⁸ 개. 도구 #14(극단의 원리)로 아래 자리들을 맨 위 자리에 견주어 묶어 각 조합이 서로 다른 정수에 떨어짐을 증명. 도구 #16(관점 바꾸기)이 핵심: 음이 아닌 값을 정면으로 세는 대신 부호 뒤집기 대칭을 이용 — 양수와 음수가 같은 개수로 나오고 0은 정확히 하나이므로 음이 아닌 개수는 (전체 + 1) / 2. 도구 #3(가능성 지우기)으로 일치하는 보기를 확인하고 유혹용 보기를 제거.

1STEP 1

모든 계수 조합 세기

계수 조합은 3의 8제곱가지입니다.

3⁸ = 6561 개의 계수 조합
2STEP 2

각 조합은 서로 다른 정수

각 조합은 서로 다른 값을 줍니다.

3⁰ + 3¹ + … + 3^k-1 = (3^k - 1)/2 < 3^k
3STEP 3

부호 뒤집기 대칭 이용

부호를 뒤집으면 양수와 음수가 짝을 이룹니다.

a_i → -a_i 는 v → -v, 따라서 #양수 = #음수
4STEP 4

음이 아닌 개수 구하기

가운데 남는 0 하나를 더해야 합니다.

2P + 1 = 6561 → P = 3280, P + 1 = 3281
5STEP 5

보기와 맞추기

결과는 3281입니다.

3281 → (D)
정답
3281
범위 논증과 대칭이 일치한다. 가장 큰 값은 모든 계수가 +1 일 때: 3⁷ + … + 3⁰ = (3⁸ - 1)/2 = 3280, 가장 작은 값은 -3280. 모든 조합이 서로 다르므로 이 식은 -3280부터 3280까지 모든 정수를 맞힌다 — 이는 6561 개로 3⁸과 일치. 음이 아닌 것은 0, 1, 2, …, 3280으로 3281 개, (D) 확인.
💡핵심 정리

자릿값을 고르는 방법은 3⁸ = 6561 가지이고 각각 -3280부터 3280까지 서로 다른 수를 주는데, 양수와 음수가 가운데 0 하나를 두고 똑같이 짝지어지므로 음이 아닌 수는 (6561 + 1)/2 = 3281 개이다.

  • 모든 계수 조합 세기
  • 각 조합은 서로 다른 정수
  • 부호 뒤집기 대칭 이용
  • 음이 아닌 개수 구하기
  • 보기와 맞추기