AMC 10 · 2021 · #16

학년 8 arithmetic
mean-median-mode-rangetriangular-numberssequences-arithmeticestimation identify-subproblemsguess-and-check ↑ 선수 지식: mean-median-mode-range
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
1부터 200까지의 각 정수 n을 정확히 n번씩 써서 하나의 커진 목록을 만듭니다. 1은 한 번, 2는 두 번, 이렇게 200은 이백 번 씁니다. 이 목록 전체의 중앙값을 구하세요.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
100.5
(B)
134
(C)
142
(D)
150.5
(E)
167
풀이 과정
전략 다르게 정리하기

항이 너무 많아 전부 적을 수 없으므로, 목록을 셀 수 있는 형태로 다시 정리해야 한다. 쓸모 있는 재정리는 값을 따라가기를 멈추고 자리(위치)를 따라가는 것이다. 목록이 이미 정렬되어 있으므로 각 값 n은 연속된 자리 한 덩어리를 통째로 차지하고, 중요한 것은 한가운데 자리가 어느 덩어리에 들어가는지뿐이다. 그러면 문제 전체가 누적 합 1 + 2 + … + n의 문제로 바뀌고, 이 누적 합에는 변수로 이름 붙일 만한 패턴이 있다. 한가운데 자리가 구체적인 수로 정해지면 알맞은 덩어리를 찾는 일은 미지수 하나를 탐색하는 일이 되고, 누적 합이 거의 제곱수 모양이므로 제곱근이 아주 좋은 첫 추측이 되며 정확한 계산 두 번으로 확인할 수 있다.

1STEP 1

목록의 길이 세기

전체 길이가 삼각수입니다.

1 + 2 + … + 200 = (200 · 201)/2 = 20100
2STEP 2

중앙값을 자리 번호로

중앙값은 가운데 두 자리의 평균입니다.

중앙값 = (a₁₀₀₅₀ + a₁₀₀₅₁)/2, 10050 = 20100/2
3STEP 3

덩어리마다 자리 범위 적기

각 덩어리의 자리 범위를 적습니다.

T_n = (n(n+1))/2; n 덩어리는 T_n-1+1 번부터 T_n 번 자리까지 차지
4STEP 4

제곱근으로 어림하기

제곱근으로 어느 덩어리인지 어림합니다.

n²/2 ≈ 10050 → n ≈ √(20100), 141² = 19881 < 20100 < 20164 = 142²
5STEP 5

후보 덩어리 확인

두 자리가 같은 덩어리에 들어가 답은 142입니다.

T₁₄₁ = (141 · 142)/2 = 10011 < 10050, T₁₄₂ = (142 · 143)/2 = 10153 ≥ 10051 → 중앙값 = (142 + 142)/2 = 142
정답
142
크기가 그럴듯하다. 1부터 141까지의 값은 가능한 값 200개 중 141개나 되지만, 20100개의 자리 중 10011개, 즉 절반이 조금 안 되는 만큼만 채운다. 큰 값일수록 훨씬 더 많이 반복되기 때문이다. 그래서 절반 지점의 자리는 141을 막 지난 곳에 놓여야 하고, 실제로 그렇다. 이 반복은 중앙값이 100.5보다 훨씬 큰 이유도 설명한다. 100.5는 모든 값이 한 번씩만 나올 때 1부터 200까지의 한가운데이며, 선택지 (A)가 바로 그 함정이다. 소수점 .5로 끝나는 선택지는 구조만으로도 지울 수 있다. 중앙값이 .5로 끝나려면 한가운데 두 자리에 서로 다른 값이 앉아야 하고, 이는 10050번 자리가 어떤 덩어리의 마지막 자리일 때, 즉 T_n = 10050일 때만 일어난다. 그런데 T₁₄₁ = 10011, T₁₄₂ = 10153이므로 10050과 같은 T_n은 없고, 따라서 (A)와 (D)는 불가능하다. 남은 정수 선택지도 자리 검사에서 걸린다. T₁₃₄ = (134 · 135)/2 = 9045이므로 134 덩어리는 10050번 자리보다 한참 앞에서 끝나고, T₁₆₆ = (166 · 167)/2 = 13861이므로 167 덩어리는 13862번 자리에 가서야 시작해 한가운데를 크게 지난다. 살아남는 것은 142뿐이다.
💡핵심 정리

값마다 반복 횟수가 다를 때 중앙값은 값을 들여다봐서가 아니라 자리를 세어서 정해진다. 절반 지점의 자리를 처음 넘어서는 누적 합을 찾아라.

  • 목록의 길이 세기
  • 중앙값을 자리 번호로 바꾸기
  • 각 덩어리의 자리 범위 적기
  • 제곱근으로 n 어림하기
  • 후보 덩어리 두 개 확인하기