AMC 10 · 2021 · #4

학년 8 algebra
exponentsprime-factorizationexponential-functionmental-arithmetic easier-related-problemidentify-subproblems ↑ 선수 지식: exponents
📏 짧은 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
어떤 수가 8의 2022제곱으로 정의됩니다. 이 수를 4로 나눈 값과 정확히 같은 것을 다섯 보기 중에서 고르세요. 보기들은 밑이 4, 2, 8인 거듭제곱으로 적혀 있습니다.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
$4^{1010}$
(B)
$2^{2022}$
(C)
$8^{2018}$
(D)
$4^{3031}$
(E)
$4^{3032}$
풀이 과정
전략 다르게 정리하기

여기서 계산이 어려운 것은 하나도 없다. 어려움은 같은 종류의 수가 밑 8, 밑 4, 밑 2라는 세 가지 다른 옷을 입고 있다는 점이고, 옷이 다르면 비교할 수 없다. 도구 #15(다르게 정리하기)가 이를 해결한다. 모든 값을 그들이 공유하는 단 하나의 밑, 즉 2로 다시 쓰는 것이다. 모두 2^무언가가 되고 나면 문제 전체는 지수 두 개를 비교하는 일로 줄어든다. 도구 #9(더 쉬운 문제로 줄이기)는 그 방법을 검증한다. 2022를 2 같은 아주 작은 지수로 바꾸면 64÷4라는 손으로 확인 가능한 계산이 되어, 큰 규모에 적용하기 전에 규칙이 옳은지 확인해 준다. 도구 #3(가능성 지우기)이 마무리를 맡는다. 다섯 선택지를 모두 밑 2로 옮겨 놓으면 지수가 맞아떨어지는 것은 정확히 하나뿐이고 나머지 넷은 즉시 지워진다.

1STEP 1

공통의 밑 고르기

2를 공통의 밑으로 고릅니다.

8=2³, 4=2²
2STEP 2

n을 2의 거듭제곱으로 쓰기

수를 2의 거듭제곱으로 씁니다.

n=8²⁰²²=(2³)²⁰²²=2³ · 2022=2⁶⁰⁶⁶
3STEP 3

4로 나누면 2가 두 개 빠진다

4로 나누면 지수가 둘 줄어듭니다.

n/4=2⁶⁰⁶⁶/2²=2⁶⁰⁶⁶⁻²=2⁶⁰⁶⁴
4STEP 4

작은 경우로 규칙 확인하기

작은 경우로 규칙을 확인합니다.

8²=2⁶, 2⁶/2²=2⁴=16=4²
5STEP 5

선택지를 옮겨 맞춰 보기

보기를 옮겨 맞추면 4의 3032제곱입니다.

4³⁰³²=(2²)³⁰³²=2⁶⁰⁶⁴=n/4 → (E)
정답
4³⁰³²
8²⁰²²처럼 거대한 수는 4로 나눠도 거의 줄지 않으므로, n/4는 여전히 어마어마해야 하고 밑 2의 지수는 6066보다 딱 2만큼 작아야 한다. 선택지 (A) 2²⁰²⁰과 (B) 2²⁰²²는 조금 작은 정도가 아니라 수천 번의 두 배 차이만큼 작은데, 이는 4로 한 번 나눠서는 결코 생길 수 없는 차이다. 선택지 (C) 8²⁰¹⁸=2⁶⁰⁵⁴는 밑 8 형태의 지수에서 4를 빼 버리는 함정으로, 실제로는 8⁴=4096으로 나눈 값이다. 선택지 (D) 2⁶⁰⁶²는 2를 두 개가 아니라 네 개 지워 버리는, 즉 16으로 나눠 버리는 하나 차이의 함정이다. 오직 (E) =2⁶⁰⁶⁴만이 n보다 정확히 두 번의 두 배만큼 아래에 있고, 그것이 4로 나눈다는 뜻이다.
💡핵심 정리

밑이 다른 거듭제곱들을 비교해야 할 때는 모두 공통의 밑 하나로 고쳐 쓰자 — 그러면 문제 전체가 지수를 더하고 빼는 일이 된다.

  • 공통의 밑 고르기
  • n을 2의 거듭제곱으로 쓰기
  • 4로 나누면 2가 두 개 빠진다
  • 작은 경우로 규칙 확인하기
  • 선택지를 옮겨 맞춰 보기