AMC 10 · 2024 · #14

학년 8 algebra
sequences-arithmeticsystems-of-equationslinear-equations-two-var convert-to-algebraidentify-subproblems ↑ 선수 지식: sequences-arithmeticsystems-of-equations
📏 긴 풀이 💡 4 개 인사이트
문제
5 곱하기 5 정수 격자를 채우되 모든 행과 모든 열이 등차수열이 되게 합니다. 네 칸이 고정되어 있습니다. 5행 5열은 0, 2행 4열은 48, 4행 3열은 16, 3행 1열은 12입니다. 1행 2열의 값을 구하세요.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
19
(B)
24
(C)
29
(D)
34
(E)
39
풀이 과정
전략 대수로 바꾸기

표에는 25 개의 칸이 있지만, 한 모서리를 고정하면 단 두 개의 "자유로운 수" 가 모든 것을 결정합니다. A₅,5 = 0에 닻을 내리고, 5 열의 위로 향하는 공차를 a, 5 행의 왼쪽으로 향하는 공차를 b 라 합시다. 이것만으로 도구 #13(대수로 바꾸기)을 써서 맨 아래 행과 맨 오른쪽 열의 모든 칸이 a 와 b 의 배수로 표시됩니다. 도구 #5(패턴 찾기)는 다리 역할을 합니다 — 길이 5 인 등차수열에서 가운데 항은 양 끝항의 평균이라는 사실입니다. 이 성질을 3 행(A₃,1 = 12가 한쪽 끝)과 2 행(A₂,4 = 48이 양옆 두 항의 평균)에 적용하면 a, b 에 대한 깔끔한 2 × 2 일차연립방정식이 나옵니다. 도구 #7(작은 문제로 쪼개기)은 순서를 정해 줍니다: 먼저 a, b 를 구하고, 그 다음 1 행에서 알 수 있는 두 칸으로 1 행의 공차를 구하고, 마지막에 A₁,2를 읽습니다. 25 개 변수로 정면돌파할 필요 없이 변수 두 개로 충분합니다.

1STEP 1

0에서 출발하기

마지막 행과 열은 각각 공차 하나로 결정됩니다.

A_i,5 = (5-i) a, A₅,j = (5-j) b
2STEP 2

가운데 칸을 행으로 읽기

3행 3열은 양 끝의 평균입니다.

A₃,3 = (A₃,1 + A₃,5)/2 = (12 + 2a)/2 = 6 + a
3STEP 3

같은 칸을 열로 읽기

같은 칸을 열로 읽으면 다른 표현이 나옵니다.

d₃열 = 16 - 2b → A₃,3 = 16 + (16 - 2b) = 32 - 2b
4STEP 4

첫 번째 방정식

두 표현을 맞대면 a 더하기 2b는 26입니다.

6 + a = 32 - 2b ⟹ a + 2b = 26 (식 1)
5STEP 5

48을 쓰는 두 번째 방정식

48도 같은 방식으로 3a 빼기 4b는 48을 줍니다.

48 = ((48 - 4b) + 3a)/2 ⟹ 96 = 48 - 4b + 3a ⟹ 3a - 4b = 48 (식 2)
6STEP 6

연립방정식 풀기

두 공차는 20과 3입니다.

2a + 4b = 52, 3a - 4b = 48 ⟹ 5a = 100 ⟹ a = 20, b = 3
7STEP 7

첫 행의 공차 구하기

첫 행은 공차 17로 흐릅니다.

A₁,5 = A₁,3 + 2 d₁행 ⟹ 80 = 46 + 2 d₁행 ⟹ d₁행 = 17
8STEP 8

목표 칸 읽기

46에서 17을 빼면 29입니다.

A₁,2 = A₁,3 - d₁행 = 46 - 17 = 29 → (C)
정답
29
1 행을 통째로 복원해 확인합시다. A₁,3 = 46, d₁행 = 17 이므로 1 행은 12, 29, 46, 63, 80 — 그리고 80 = 4a = A₁,5와 일치합니다. 2 열도 확인: A₅,2 = 3b = 9, 2 열의 위로 향하는 공차는 (A₁,2 - A₅,2)/4 = (29 - 9)/4 = 5 이므로 2 열은 아래에서 위로 9, 14, 19, 24, 29. 이때 A₃,2 = 19가 3 행과도 맞는지 봅시다: 3 행은 A₃,1 = 12, A₃,5 = 2a = 40 이므로 공차 (40 - 12)/4 = 7, 즉 12, 19, 26, 33, 40. A₃,2 = 19가 양쪽에서 같게 나오고, 주어진 네 칸이 모두 복원되며, (C) 29가 유일한 답입니다.
💡핵심 정리

행도 열도 모두 등차수열인 표에서는 한 모서리에 두 문자만 두면 표 전체가 그 문자로 표현됩니다. "중간항은 양 끝의 평균" 으로 주어진 칸들을 2 × 2 연립방정식으로 바꾸고, 마지막에 필요한 행만 채우면 끝입니다.