AMC 8 · 2018 · #20

학년 8 geometry-2d
similar-trianglesarea-trianglesratio-proportion area-differenceidentify-subproblems ↑ 선수 지식: similar-trianglesarea-triangles
📏 중간 풀이 💡 3 개 인사이트 📊 도형
문제
삼각형 ABC 에서 변 AB 위의 점 E 가 AE = 1, EB = 2 를 만족합니다. E 를 지나는 직선 중 BC 와 평행한 직선을 그어 변 AC 와 만나는 점을 D, AC 와 평행한 직선을 그어 변 BC 와 만나는 점을 F 라고 하면, 네 점 C, D, E, F 가 삼각형 안에 사각형을 이룹니다. 이 사각형 CDEF 의 넓이는 삼각형 ABC 넓이의 몇 분의 몇일까요?

답을 골라 클릭하세요.

(A)
$\frac{4}{9}$
(B)
$\frac{1}{2}$
(C)
$\frac{5}{9}$
(D)
$\frac{3}{5}$
(E)
$\frac{2}{3}$

AMC 8 2018 problem © Mathematical Association of America (MAA AMC). Reproduced for educational use.

풀이 과정
전략 그림 그리기

이 문제는 그림이 곧 문제의 본질이므로 도구 #1(그림 그리기)을 먼저 씁니다. 삼각형 ABC 를 스케치하고 AB 를 삼등분해서 E 를 찍은 뒤, BC 와 평행한 DE, AC 와 평행한 EF 를 그으면, 삼각형 ABC 가 세 조각 — 꼭짓점 A 쪽의 작은 삼각형 △ ADE, 꼭짓점 B 쪽의 작은 삼각형 △ EBF, 그리고 남는 사각형 CDEF — 으로 깔끔하게 나뉘는 게 보입니다. 바로 이 분할이 도구 #7(작은 문제로 쪼개기)이 노리는 지점입니다 — [CDEF] 를 직접 구하는 대신, 두 모서리 삼각형이 전체의 몇 분의 몇인지를 각각 구해서 1 에서 빼면 됩니다. 두 모서리 삼각형은 평행선 덕분에 △ ABC 와 닮음이므로 닮음비의 제곱으로 넓이비가 정해지는 한 가지 원리를 두 번 적용하는 구조입니다.

1STEP 1

△ ABC 를 그리고 AB 삼등분점 E 를 찍은 뒤 DE ∥ BC, EF ∥ AC 를 그으면 삼각형이 세 조각으로 나뉩니다.

[△ ABC] = [△ ADE] + [△ EBF] + [CDEF]
2STEP 2

DE ∥ BC, EF ∥ AC 로 동위각이 같아 △ ADE ∼ △ ABC(닮음비 13\frac{1}{3}), △ EBF ∼ △ ABC(닮음비 23\frac{2}{3}) 입니다.

△ ADE ∼ △ ABC 닮음비 13\frac{1}{3}, △ EBF ∼ △ ABC 닮음비 23\frac{2}{3}
3STEP 3

도형을 k 배 확대하면 넓이는 k² 배가 되므로 △ ADE 는 △ ABC 의 19\frac{1}{9}, △ EBF 는 49\frac{4}{9} 를 차지합니다.

[ADE][ABC]\frac{[△ ADE]}{[△ ABC]} = (13\frac{1}{3})² = 19\frac{1}{9}, [EBF][ABC]\frac{[△ EBF]}{[△ ABC]} = (23\frac{2}{3})² = 49\frac{4}{9}
4STEP 4

CDEF 는 남은 부분이므로 그 비율은 1 − 19\frac{1}{9}49\frac{4}{9} = 49\frac{4}{9}, 즉 선택지 (A) 입니다.

[CDEF][ABC]\frac{[CDEF]}{[△ ABC]} = 1 - 19\frac{1}{9} - 49\frac{4}{9} = 9149\frac{9 - 1 - 4}{9} = 49\frac{4}{9} → (A)
정답
49\frac{4}{9}
두 모서리 조각이 차지하는 비율이 19\frac{1}{9} + 49\frac{4}{9} = 59\frac{5}{9} 이므로 CDEF 에는 49\frac{4}{9} 가 남고, 이는 선택지 (A) 와 정확히 일치합니다. 직관 점검: E 가 A 쪽에 가깝게 붙어 있으므로 B 쪽 모서리 삼각형이 더 커야 하는데, 실제로 49\frac{4}{9}19\frac{1}{9} 로 그림과 부합합니다. 또 49\frac{4}{9}12\frac{1}{2} 이라서 "사각형이 삼각형의 절반보다 조금 작아 보인다" 는 시각적 인상과도 맞습니다.
💡핵심 정리

이 AMC 8 문제는 사실 8학년 때 배우는 "평행선이 만들어 주는 닮음 삼각형의 넓이는 닮음비의 제곱" 만 알면 풀 수 있어요!