경시 · AMC 대비 · 4단계 중 4

AMC 8 · 2009 · #22

학년 5 counting
systematic-enumerationdigit-constraintsplace-valuecomplementary-counting complementary-countingcasework ↑ 선수 지식: multi-digit-arithmeticplace-value
📏 중간 풀이 💡 3 개 인사이트
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문제
1 보다 크고 1000 보다 작은 정수 중에서, 십진법 표기에 숫자 "1" 이 단 한 번도 들어가지 않는 수의 개수를 구하는 문제입니다. 즉 1 < n < 1000 인 정수 n 중에서 모든 자리수가 1이 아닌 것의 개수입니다.

답을 골라 클릭하세요.

(A)
512
(B)
648
(C)
720
(D)
728
(E)
800

AMC 8 2009 problem © Mathematical Association of America (MAA AMC). Reproduced for educational use.

풀이 과정
전략 경우의 수 세기

특정 숫자 하나를 피하는 길이 3의 수 문자열 개수를 세는 전형적인 곱셈 원리 상황으로, 도구 #13(경우의 수 세기)이 바로 들어맞습니다. 핵심 트릭은 모든 수를 세 자리로 패딩하는 것입니다 — 7은 "007", 42는 "042" 처럼요. 그러면 0부터 999 까지의 모든 정수가 세 칸짜리 문자열이 되고, 각 칸은 독립적으로 {0,1,2,…,9} 중에서 고르며 1만 금지하면 됩니다. 도구 #7(작은 문제로 쪼개기)은 경계 끝부분을 처리하는 데 씁니다 — 패딩한 개수에는 000 (우리 범위 밖)이 들어가 있으므로 한 번 빼 주기만 하면 됩니다.

1STEP 1

세 자리로 맞춰 쓰기

0–999를 세 자리 문자열로 패딩하면, 세 칸 각각이 독립적으로 9 개 숫자(1을 뺀)를 가집니다.

한 칸당 허용 숫자 = 10 - 1 = 9
2STEP 2

자리마다 경우의 수 곱하기

독립적인 세 개의 9 가지 선택을 곱하면 729 개의 문자열이 1을 피합니다.

9 × 9 × 9 = 729
3STEP 3

양 끝 값 조정하기

범위 밖 0을 뜻하는 000 한 개만 빼면 됩니다 — 1은 스스로 제외되고 1000은 네 자리라, 남는 것은 728 입니다.

729 - 1 = 728
4STEP 4

선택지와 맞춰 보기

구한 값 728은 선택지 (D) 와 일치합니다.

728 → (D)
정답
728
각 칸의 약 910\frac{9}{10} 가 허용되므로 세 칸 모두 1을 피할 확률은 약 (910\frac{9}{10})³ = 0.729. 000부터 999까지 1000 개 문자열 중 약 729 개라는 어림이 나오고, 000 한 개를 빼면 정확히 728로 답과 일치합니다. 다른 선택지는 이 어림과 맞지 않습니다 — 512 = 8³은 금지 숫자가 둘일 때, 800은 더 느슨한 조건일 때 나오는 수입니다.
💡핵심 정리

모든 수를 세 자리로 채워 보면, 각 칸은 따로따로 9 가지 중 하나를 고르는 일이 됩니다 — 5학년 때 배운 곱셈 그대로에 작은 보정 하나만 더하면 됩니다.

  • 세 자리로 맞춰 쓰기
  • 자리마다 경우의 수 곱하기
  • 양 끝 값 조정하기
  • 선택지와 맞춰 보기

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