AMC 10 · 2018 · #5

학년 7 counting
prime-numberscombinations-basicexponents complementary-countingsystematic-enumeration ↑ 선수 지식: prime-numberscombinations-basic
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
2부터 9까지의 여덟 개 수로 이루어진 집합의 부분집합 중에서 소수를 적어도 하나 포함하는 것이 몇 개인지 세세요.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
128
(B)
192
(C)
224
(D)
240
(E)
256
풀이 과정
전략 관점 바꾸기

도구 #16 (관점 바꾸기): "소수를 적어도 하나"는 부분집합이 소수를 한 개, 두 개, 세 개, 네 개 가질 수 있어 직접 세기 까다롭다. 반대 사건인 "소수가 하나도 없음"은 깔끔한 한 가지 경우이므로, 그것을 세서 전체에서 빼면 된다. 도구 #2 (빠짐없이 나열하기): 먼저 여덟 수를 소수와 합성수로 분류해 각각 몇 개인지 정확히 파악한다. 도구 #3 (가능성 지우기): 결과는 다섯 보기 중 하나여야 하므로 240을 확인하고 나머지를 배제할 수 있다.

1STEP 1

소수와 합성수로 분류

수를 소수와 합성수로 나눕니다.

소수={2,3,5,7}, 합성수={4,6,8,9}
2STEP 2

여사건으로 뒤집기

적어도 하나는 여사건으로 뒤집습니다.

#(소수 적어도 하나) = #(전체) - #(소수 없음)
3STEP 3

모든 부분집합 세기

전체 부분집합은 2의 8제곱입니다.

2⁸ = 256 (전체 부분집합)
4STEP 4

소수 없는 부분집합 세기

소수 없는 것은 합성수만으로 만듭니다.

2⁴ = 16 (소수 없는 부분집합)
5STEP 5

빼서 마무리

빼면 240입니다.

256 - 16 = 240 → (D)
정답
240
답 240은 전체 256보다 조금 작은데, 이는 타당하다: 모든 부분집합 중 16개만 소수를 전부 피하므로 대다수는 소수를 적어도 하나 포함해야 한다. 소수 4개와 합성수 4개로 균형이 맞고, 2⁸ - 2⁴ = 256 - 16 = 240은 정확하다. 보기 (A) 128과 (B) 192는 너무 작고, (E) 256은 공집합까지 포함해 모든 부분집합을 잘못 세며, (C) 224 = 256 - 32는 합성수를 2⁵로 잘못 계산한 것이다 — 오직 (D)만 맞는다.
💡핵심 정리

"적어도 하나"의 소수를 가진 부분집합을 세려면, 전체 2⁸ = 256개에서 합성수만 쓰는 2⁴ = 16개를 빼면 240이 나온다.

  • 소수와 합성수로 분류
  • 여사건으로 뒤집기
  • 모든 부분집합 세기
  • 소수 없는 부분집합 세기
  • 빼서 마무리