AMC 10 · 2021 · #16

학년 7 counting
graph-connectivityextremal-constructionpigeonhole-principlefundamental-counting-principle extreme-principlecomplementary-counting ↑ 선수 지식: fundamental-counting-principle
📏 긴 풀이 💡 3 개 인사이트
문제
사무실에 컴퓨터가 서른 대 있고 한쪽 상표가 스무 대, 다른 상표가 열 대입니다. 케이블은 서로 다른 상표끼리만 이을 수 있고 같은 짝을 두 번 잇지는 않습니다. 직접 이어졌거나 케이블 사슬로 이어지면 서로 통신할 수 있습니다. 케이블이 하나도 없는 상태에서 시작해 매번 각 상표에서 한 대씩 골라 잇고, 모두가 서로 닿을 수 있게 되는 순간 멈춥니다. 멈출 때까지 설치될 수 있는 케이블의 최대 개수를 구하세요.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
190
(B)
191
(C)
192
(D)
195
(E)
196
풀이 과정
전략 극단의 원리

이 문제의 핵심은 멈추는 규칙입니다. 기술자는 네트워크가 하나로 이어지는 순간 그만두므로, 마지막 케이블은 항상 일을 끝내는 케이블입니다. 따라서 가능한 최대 총수는 아직 끊겨 있는 네트워크가 가질 수 있는 케이블 수의 최댓값보다 정확히 하나 더 많습니다. 이렇게 하면 무작위 과정에 대한 질문이 깔끔한 극단값 질문으로 바뀝니다. 끊긴 상태를 갈 수 있는 데까지 밀어붙이면 됩니다(극단의 원리). 점 20개와 점 10개가 마주 보는 그림으로 그리면(그림 그리기) 끊긴 네트워크란 케이블이 하나도 건너가지 않는 두 그룹으로 갈라진 상태임이 보이고, 그룹의 크기에 문자를 붙이면(변수 도입하기) 최대로 만들 식이 나옵니다. 그리고 있는 케이블 대신 없는 케이블을 세면(관점 바꾸기) 최댓값이 한 줄에 드러납니다.

1STEP 1

존재할 수 있는 케이블 전부 세기

가능한 케이블 전부를 셉니다.

20 × 10 = 200 possible cables
2STEP 2

끊긴 상태보다 케이블 하나 더

답은 끊긴 최대 배치보다 하나 많습니다.

N = M + 1, M = max{cables in a layout that is still not all one piece}
3STEP 3

끊긴 배치를 문자로 나타내기

끊긴 배치를 두 문자로 나타냅니다.

cables ≤ ab + (20-a)(10-b), 0 ≤ a ≤ 20, 0 ≤ b ≤ 10
4STEP 4

대신 없는 케이블을 세기

대신 없는 케이블을 셉니다.

cables ≤ 200 - [ a(10-b) + (20-a)b ]
5STEP 5

갈라놓기를 극단까지 밀어붙이기

갈라놓기를 극단까지 밀어붙입니다.

loss ≥ 10, M = 200 - 10 = 190
6STEP 6

191개면 반드시 끝난다는 확인

하나 더하면 191입니다.

200 - 191 = 9 < 10 → some brand-B computer keeps all 20 cables → connected
정답
191
이 값은 200 빼기 10 더하기 1로 읽힙니다. 200은 가능한 모든 케이블, 10은 A 브랜드 컴퓨터 한 대를 최대한 오래 고립시키는 데 드는 값, 1은 마침내 그 컴퓨터를 잇는 케이블이며 합치면 191입니다. 답은 200보다 작아야 하는데 그렇고, 190보다는 커야 하는데 케이블 190개로도 누군가 고립될 수 있으므로 역시 그렇습니다. 더 큰 보기들은 빈틈 개수에서 무너집니다. 케이블 192개면 빈틈이 8개뿐이라 무언가를 고립시키기에 턱없이 모자랍니다. 가장 싼 컴퓨터를 고립시키는 데도 그 컴퓨터의 케이블 10개가 전부 빠져야 하기 때문입니다. 190은 가장 긴 끊긴 배치를 그대로 답으로 적고 기술자가 멈추기 전에 케이블을 하나 더 설치한다는 사실을 잊은 전형적인 함정입니다.
💡핵심 정리

모든 것이 이어지는 순간 끝나는 일은 가장 버티는 끊긴 상태보다 딱 한 걸음 더 갈 수 있고, 끊긴 상태를 유지하는 가장 싼 방법은 놓을 수 있는 케이블이 가장 적은 컴퓨터 한 대를 빼놓는 것입니다.

  • 존재할 수 있는 케이블 전부 세기
  • 끊긴 상태보다 케이블 하나 더
  • 끊긴 배치를 문자로 나타내기
  • 대신 없는 케이블을 세기
  • 갈라놓기를 극단까지 밀어붙이기
  • 191개면 반드시 끝난다는 확인