AMC 10 · 2022 · #5

학년 8 geometry-2d
rotation-isometrycoordinate-geometrytransformations-compositionvector-addition easier-related-problemspatial-visualization ↑ 선수 지식: coordinate-geometryrotation-isometry
📏 중간 풀이 💡 2 개 인사이트
문제
어떤 점을 고정된 다른 점을 중심으로 반시계 방향 270도 돌립니다. 도착하는 점의 좌표를 구하세요.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
(-3, -4)
(B)
(0,5)
(C)
(2,-1)
(D)
(4,3)
(E)
(6,-3)
풀이 과정
전략 그림 그리기

좌표평면의 회전 규칙은 중심이 원점일 때만 간단합니다. 그래서 두 점을 먼저 그려 보고(도구 #1), 평면 전체를 밀어서 C 가 원점에 오도록 합니다(도구 #9). 그러면 "원점 중심 회전"이라는 더 쉬운 문제로 바뀝니다. 거기서 회전시킨 뒤 같은 양만큼 도로 밀면 끝. 진짜 함정은 방향 하나뿐이므로, 돌리기 전에 반시계 270^°를 같은 결과인 시계 90^°로 바꾸고 기준점 하나로 그 교체를 확인합니다(도구 #17). 마지막에 도구 #3으로 확인 — 선택지 대부분은 중심에서의 거리가 애초에 맞지 않습니다.

1STEP 1

점과 중심을 찍는다

점과 중심을 찍습니다.

P - C = (-1 - 3, -2 - 1) = (-4, -3)
2STEP 2

중심을 원점으로 옮긴다

중심을 원점으로 옮깁니다.

C ↦ (0,0), P ↦ P' = (-4,-3)
3STEP 3

회전량을 시계 방향 90^°로 바꾼다

반시계 270도는 시계 90도입니다.

270^° 반시계 = 360^° - 90^° ≡ 90^° 시계
4STEP 4

90^° 회전 규칙을 적용한다

90도 회전 규칙을 적용합니다.

(x,y) ↦ (y,-x): (-4,-3) ↦ (-3, 4)
5STEP 5

도로 밀고 답을 읽는다

도로 밀면 (0,5)입니다.

(-3,4) + (3,1) = (-3+3, 4+1) = (0,5) → (B)
정답
(0,5)
서로 독립적인 두 가지 점검. 첫째, 거리 — 회전은 중심까지의 거리를 바꿀 수 없습니다. √(4² + 3²) = 5 이므로 P 는 C 에서 5 만큼 떨어져 있습니다. 각 선택지의 C = (3,1) 까지의 거리는 (A) √(61), (B) 5, (C) √(5), (D) √(5), (E) 5 — 도구 #3으로 (A), (C), (D)는 즉시 탈락하고 (B)와 (E)만 남습니다. 이 둘의 차이는 오직 회전 방향. 둘째, 방향 — P 는 중심의 왼쪽 아래에서 출발하고, 시계 90^° 회전은 왼쪽 아래 화살표를 왼쪽 위로 옮겨야 합니다. (0,5)는 실제로 (3,1)의 왼쪽 위. 선택지 (E) (6,-3)은 중심의 오른쪽 아래로, 반시계 90^°를 했을 때 나오는 값 — 반시계 270^°를 반시계 90^° 처럼 읽은 사람을 노린 함정입니다. 수치로도 확인하면, 반시계 270^°의 회전행렬은 cos 270^° & -sin 270^° ; sin 270^° & cos 270^° = 0 & 1 ; -1 & 0 이고, 이를 (-4,-3)에 적용하면 (0 · (-4) + 1 · (-3), -1 · (-4) + 0 · (-3)) = (-3,4)로 단계별 계산과 일치합니다.
💡핵심 정리

회전의 중심이 원점에 오도록 평면을 밀고, 거기서 돌린 뒤 — 반시계 270^°는 곧 시계 90^° 라는 것만 기억하고 — 다시 도로 밀면 됩니다.

  • 점과 중심을 찍는다
  • 중심을 원점으로 옮긴다
  • 회전량을 시계 방향 90^°로 바꾼다
  • 90^° 회전 규칙을 적용한다
  • 도로 밀고 답을 읽는다