AMC 10 · 2018 · #9

학년 6 algebra
double-countingtriangular-numberssequences-arithmeticfundamental-counting-principle easier-related-problemdouble-countingpattern-recognition ↑ 선수 지식: sequences-arithmetictriangular-numbers
📏 중간 풀이 💡 3 개 인사이트
문제
합 기호 두 개가 겹쳐 있습니다. 바깥 지표는 1부터 100까지 가고, 각 바깥 값마다 안쪽 지표도 1부터 100까지 갑니다. 모든 쌍마다 두 지표를 더한 수를 적습니다. 그 수를 모두 더한 값을 구하세요.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
$100{,}100$
(B)
$500{,}500$
(C)
$505{,}000$
(D)
$1{,}001{,}000$
(E)
$1{,}010{,}000$
풀이 과정
전략 다르게 정리하기

10,000개의 항은 이미 한 가지 방식 — 쌍 하나하나 — 으로 정리되어 있지만, 그 방식은 쓸모가 없다. 10,000개를 손으로 더하는 사람은 없기 때문이다. 도구 #15(다르게 정리하기)는 같은 항들을 100 × 100 격자로 다시 배열하고 다른 질문을 던진다. 각 수는 몇 번이나 세어지는가? 같은 것을 여러 번 세는 일은 곱셈이 되고, 그러면 합 전체가 무너진다. 도구 #9(더 쉬운 문제로 줄이기)는 100을 3으로 줄여 아홉 개의 항을 한 줄에 늘어놓음으로써 그 구조를 먼저 보여 준다. 도구 #7(작은 문제로 쪼개기)은 다루기 껄끄러운 i+j를 따로 처리할 수 있는 두 개의 깔끔한 합으로 나누고, 도구 #5(패턴 찾기)는 1+2+…+100을 위한 짝짓기 방법을 제공한다.

1STEP 1

100을 3으로 줄이기

백을 으로 줄여 봅니다.

Σ³_i=1 Σ³_j=1 (i+j) = (2+3+4)+(3+4+5)+(4+5+6) = 36
2STEP 2

i+j를 두 합으로 쪼개기

합을 두 개로 쪼갭니다.

Σ¹⁰⁰_i=1 Σ¹⁰⁰_j=1 (i+j) = Σ¹⁰⁰_i=1 Σ¹⁰⁰_j=1 i + Σ¹⁰⁰_i=1 Σ¹⁰⁰_j=1 j
3STEP 3

각 수가 몇 번 나오는지 세기

각 수가 백 번씩 나옵니다.

Σ¹⁰⁰_i=1 Σ¹⁰⁰_j=1 i = 100Σ¹⁰⁰_i=1 i, Σ¹⁰⁰_i=1 Σ¹⁰⁰_j=1 j = 100Σ¹⁰⁰_j=1 j
4STEP 4

짝을 지어 1부터 100까지 더하기

1부터 100까지의 합은 짝을 지어 구합니다.

1+2+…+100 = 50 × 101 = 5050
5STEP 5

곱해서 마무리하기

곱해 더하면 101만입니다.

100 · 5050 + 100 · 5050 = 505,000 + 505,000 = 1,010,000 → (E)
정답
1,010,000
평균으로 확인해 보자. 항은 100 × 100 = 10,000개이다. i의 평균은 (1+100)/2 = 50.5이고 j도 마찬가지이므로, 보통의 항 i+j는 대략 101이다. 그러면 10,000 × 101 = 1,010,000이 되어 (E)와 정확히 일치한다. 작은 경우도 들어맞는다. 3으로 같은 논리를 쓰면 2 · 3 · (1+2+3) = 36이고, 이는 첫 단계에서 손으로 센 값과 같다. 보기 (C) 505,000은 한쪽 절반만 계산하고 j 부분도 똑같이 기여한다는 사실을 잊은 사람을 위한 함정이며, (B) 500,500은 100 × 5050과 비슷해 보이지만 같지 않다.
💡핵심 정리

항이 너무 많아 하나씩 더할 수 없을 때는 더하기를 멈추고 각 수가 몇 번 나오는지 세어 보자. 그다음엔 곱하면 된다.

  • 100을 3으로 줄이기
  • i+j를 두 합으로 쪼개기
  • 각 수가 몇 번 나오는지 세기
  • 짝을 지어 1부터 100까지 더하기
  • 곱해서 마무리하기