AMC 8 · 2003 · #23

학년 4 pattern
modular-arithmeticpattern-recognitionspatial-visualizationsequences-arithmetic pattern-recognitionmodular-arithmetic ↑ 선수 지식: modular-arithmeticpattern-recognition
📏 중간 풀이 💡 3 개 인사이트 📊 도형
📘 쉬운 버전 보기 →
문제
네 개의 단위 정사각형이 2 × 2 블록으로 놓여 있습니다. 고양이는 네 개의 안쪽 사각형시계 방향으로 한 칸씩 이동하고, 쥐는 바깥쪽 여덟 개의 변시계 반대 방향으로 한 칸씩 이동합니다. 둘 다 첫 번째 그림의 위치에서 출발할 때, 247 번 이동한 뒤의 위치를 나타낸 그림은 (A)–(E) 중 어느 것입니까?

답을 골라 클릭하세요.

(A)
Cat in bottom-right square; mouse on bottom segment of bottom-left square
(B)
Cat in top-right square; mouse on left segment of bottom-left square
(C)
Cat in bottom-left square; mouse on top segment of top-left square
(D)
Cat in top-left square; mouse on right segment of top-right square
(E)
Cat in bottom-right square; mouse on right segment of bottom-right square

AMC 8 2003 problem © Mathematical Association of America (MAA AMC). Reproduced for educational use.

풀이 과정
전략 패턴 찾기

고양이와 쥐는 각각 고정된 주기로 같은 길을 반복합니다 — 도구 #5(패턴 찾기)가 "반복 주기의 247 번째 항 구하기"에 정확히 들어맞습니다. 두 주기의 길이가 다르므로(고양이 4, 쥐 8) 각 동물을 따로 더 쉬운 문제로 줄여(도구 #9), 한 바퀴 동안의 위치를 적어 두고 247 을 주기로 나눈 나머지를 이용해 바로 이동 후의 위치를 찾습니다. 마지막으로 도구 #3(가능성 지우기)으로 다섯 그림과 비교해 일치하는 하나를 고릅니다.

1STEP 1

고양이는 네 사각형을 시계 방향으로 도니 주기는 4 입니다.

고양이 주기 = 4
2STEP 2

247 을 4 로 나눈 나머지 3 은 고양이의 3 번째 이동 위치를 뜻합니다.

247 = 4 × 61 + 3 → 247 mod 4 = 3
3STEP 3

한 바퀴를 따라가면 이동 3 에서 고양이는 오른쪽 아래 사각형에 놓입니다.

고양이 경로: 1 → 2 → 3 → 4 → 1 → …, 이동 3 = 오른쪽 아래 사각형
4STEP 4

쥐는 바깥쪽 여덟 변을 시계 반대 방향으로 도니 주기는 8 입니다.

쥐 주기 = 8
5STEP 5

247 을 8 로 나눈 나머지 7 은 쥐의 7 번째 이동 변을 뜻합니다.

247 = 8 × 30 + 7 → 247 mod 8 = 7
6STEP 6

고리를 따라가면 7 번째 변에서 쥐는 왼쪽 아래 사각형의 아래쪽 변에 놓입니다.

쥐 경로 8 단계 중 이동 7 = 왼쪽 아래 사각형의 아래쪽 변
7STEP 7

고양이가 오른쪽 아래, 쥐가 그 왼쪽 아래 변에 있는 그림은 하나뿐 — (A) 입니다.

고양이 = 오른쪽 아래 ∧ 쥐 = 왼쪽 아래 사각형의 아래 변 → (A)
정답
Cat in bottom-right square; mouse on bottom segment of bottom-left square
조금 더 큰 이동 횟수로 확인해 봅시다. 4 번 이동 후 고양이는 출발 칸으로 돌아오고, 8 번 이동 후 쥐도 출발 변으로 돌아옵니다. 따라서 248 = 8 × 31 번째 이동에서는 쥐가 출발 변으로 리셋되고, 244 = 4 × 61 번째 이동에서는 고양이가 출발 칸으로 리셋됩니다. 247 은 쥐가 리셋되기 한 단계 전이고 고양이가 마지막으로 리셋된 후 세 단계 더 간 시점이므로, 우리가 구한 나머지 7 과 3 과 정확히 맞아떨어집니다. 이때 고양이는 오른쪽 아래 사각형, 쥐는 왼쪽 아래 사각형의 아래 변에 있고, 이는 (A) 의 그림과 일치합니다.
💡핵심 정리

큰 이동 횟수도 반복 주기 안에서는 작은 나머지로 줄어듭니다. 고양이는 4 번, 쥐는 8 번마다 반복되므로 247 은 고양이의 3 번째 위치(오른쪽 아래)와 쥐의 7 번째 위치(왼쪽 아래 사각형의 아래 변)로 줄어 (A) 가 됩니다.