AMC 8 · 2024 · #3
쉬운 모드 학년 3문제
정사각형 네 개가 큰 것부터 작은 것 순서로 겹쳐져 있다고 상상해봅시다. 한 변의 길이는 각각 , , , 입니다.
네 정사각형은 모두 같은 왼쪽 아래 모서리를 공유합니다. 가장 큰 정사각형이 맨 뒤에 있고, 그 앞에 더 작은 정사각형들이 차례대로 놓여 있어요.
색깔은 큰 것부터 작은 것 순서로 회색, 흰색, 회색, 흰색입니다. 그래서 가장 큰 회색 정사각형은 앞쪽 흰색 정사각형에 일부 가려지고, 그 다음 회색 정사각형은 가장 작은 흰색 정사각형에 일부 가려집니다.
이때 눈에 보이는 회색 부분의 넓이를 모두 합하면 얼마일까요?
답을 골라 클릭하세요.
도구 + CCSS 풀이
이해
문제 재정리: 변의 길이가 $4, 7, 9, 10$ 인 네 개의 정사각형을 왼쪽 변과 아래쪽 변을 맞춰 겹쳐 놓았습니다. 가장 큰 것부터 작은 것까지 색이 회색·흰색·회색·흰색 순으로 번갈아 칠해져 있을 때, **보이는 회색 영역의 총 넓이**(제곱 단위)를 구하는 문제입니다.
주어진 것: 정사각형 네 개의 변 길이: $4,\ 7,\ 9,\ 10$; 왼쪽 변과 아래쪽 변이 한 꼭짓점에 모두 맞춰져 있음 (모두 같은 모서리에서 시작); 크기 순으로 색이 번갈아 칠해짐: 변 10 = 회색, 변 9 = 흰색, 변 7 = 회색, 변 4 = 흰색; 작은 정사각형이 큰 정사각형 위에 덮여 회색의 일부를 가림; 선택지: (A) 42, (B) 45, (C) 49, (D) 50, (E) 52
구하는 것: 보이는 회색 부분 전체의 넓이 (제곱 단위)
이해
문제 재정리: 변의 길이가 $4, 7, 9, 10$ 인 네 개의 정사각형을 왼쪽 변과 아래쪽 변을 맞춰 겹쳐 놓았습니다. 가장 큰 것부터 작은 것까지 색이 회색·흰색·회색·흰색 순으로 번갈아 칠해져 있을 때, **보이는 회색 영역의 총 넓이**(제곱 단위)를 구하는 문제입니다.
주어진 것: 정사각형 네 개의 변 길이: $4,\ 7,\ 9,\ 10$; 왼쪽 변과 아래쪽 변이 한 꼭짓점에 모두 맞춰져 있음 (모두 같은 모서리에서 시작); 크기 순으로 색이 번갈아 칠해짐: 변 10 = 회색, 변 9 = 흰색, 변 7 = 회색, 변 4 = 흰색; 작은 정사각형이 큰 정사각형 위에 덮여 회색의 일부를 가림; 선택지: (A) 42, (B) 45, (C) 49, (D) 50, (E) 52
계획
주요 도구: #7 작은 문제로 쪼개기
보조 도구: #1 그림 그리기, #3 가능성 지우기
보이는 회색은 한 덩어리가 아니라 **두 개의 분리된 ㄴ자(또는 ㄱ자) 띠** 입니다 — 바깥쪽 회색(변 10)에서 흰색(변 9)이 가리고 남은 부분, 그리고 안쪽 회색(변 7)에서 흰색(변 4)이 가리고 남은 부분. 도구 #7(작은 문제로 쪼개기)로 "회색 띠 두 개를 따로 구해서 더하기"로 줄이면 각 조각이 "큰 정사각형 넓이 − 작은 정사각형 넓이" 라는 아주 쉬운 계산이 됩니다. 도구 #1(그림 그리기)로 어떤 회색 영역이 보이는지 확인하고, 마지막에 도구 #3(가능성 지우기)으로 선택지와 맞춰 검산합니다.
실행 — 정답: E
2.G.A.1 단계 1 - 먼저 그림으로 어떤 회색이 "보이는" 회색인지 정리합니다.
- 네 정사각형이 왼쪽·아래 한 꼭짓점에서 출발해 점점 커지므로, 작은 정사각형은 항상 큰 정사각형의 모서리 한쪽 구석에 완전히 들어갑니다.
- 가장 큰 변 10 회색 정사각형은 그 위에 놓인 변 9 흰색 정사각형이 한 구석을 덮고 있고, 그 흰색 안에 다시 변 7 회색 정사각형이, 또 그 안에 변 4 흰색 정사각형이 들어 있습니다.
- 그래서 보이는 회색은 ① 변 10 ─ 변 9 사이의 ㄴ자 띠와 ② 변 7 ─ 변 4 사이의 ㄴ자 띠, **두 조각**으로 정확히 나뉩니다.
💡 정사각형의 모양과 위치 관계를 그림으로 알아보는 것은 2학년 도형 단원에서 다루는 기본 능력입니다.
3.MD.C.7 단계 2 - 첫 번째 조각(바깥쪽 회색 띠)의 넓이를 구합니다.
- 큰 회색 정사각형의 넓이에서 그 위를 덮은 흰색 정사각형의 넓이를 빼면 됩니다.
- 정사각형의 넓이는 "한 변 × 한 변" 이므로 변 10 의 넓이는 $10 \times 10 = 100$, 변 9 의 넓이는 $9 \times 9 = 81$ 입니다.
💡 정사각형의 넓이를 "한 변 곱하기 한 변" 으로 구하고, 큰 도형에서 그 안의 작은 도형 넓이를 빼서 띠의 넓이를 얻는 것은 3학년 넓이 단원의 핵심 아이디어입니다.
3.MD.C.7 단계 3 - 두 번째 조각(안쪽 회색 띠)의 넓이도 같은 방식으로 구합니다.
- 변 7 회색 정사각형의 넓이에서, 그 한 구석을 덮은 변 4 흰색 정사각형의 넓이를 뺍니다.
💡 조각마다 동일하게 "바깥 정사각형 넓이 − 안쪽 정사각형 넓이" 만 적용하면 되므로 1단계와 똑같은 3학년 넓이 개념으로 충분합니다.
3.NBT.A.2 단계 4 두 회색 조각은 서로 겹치지 않으므로 (각각 다른 정사각형 사이에 있는 띠), 그냥 두 넓이를 더하면 보이는 회색의 총 넓이가 나옵니다.
💡 1000 이내의 두 수를 더하는 것은 3학년에서 능숙하게 익히는 기본 셈입니다.
3.NBT.A.2 단계 5 - 선택지로 검산합니다.
- 후보는 42, 45, 49, 50, 52.
- 우리가 구한 값 52는 정확히 **(E)** 와 일치하고, 다른 후보들은 19+33 으로는 절대 나올 수 없습니다.
- 또한 가장 큰 회색 정사각형의 전체 넓이가 100 이고 흰색이 81 만큼만 덮으니, 보이는 회색이 100 보다는 작고 19 보다는 커야 한다는 직관과도 맞습니다.
💡 두 수의 합을 계산해 보기와 비교하는 것은 3학년 덧셈·뺄셈 능숙도의 직접적인 활용입니다.
2.G.A.1 먼저 그림으로 어떤 회색이 "보이는" 회색인지 정리합니다. 네 정사각형이 왼쪽·아래 한 꼭짓점에서 출발해 점점 커지므로, 작은 정사각형은 항상 3.MD.C.7 첫 번째 조각(바깥쪽 회색 띠)의 넓이를 구합니다. 큰 회색 정사각형의 넓이에서 그 위를 덮은 흰색 정사각형의 넓이를 빼면 됩니다. 정사각형의 3.MD.C.7 두 번째 조각(안쪽 회색 띠)의 넓이도 같은 방식으로 구합니다. 변 7 회색 정사각형의 넓이에서, 그 한 구석을 덮은 변 4 흰색 정사각형의 넓 3.NBT.A.2 두 회색 조각은 서로 겹치지 않으므로 (각각 다른 정사각형 사이에 있는 띠), 그냥 두 넓이를 더하면 보이는 회색의 총 넓이가 나옵니다. 3.NBT.A.2 선택지로 검산합니다. 후보는 42, 45, 49, 50, 52. 우리가 구한 값 52는 정확히 **(E)** 와 일치하고, 다른 후보들은 19+ 검토
합리성 확인: 직관 점검: 가장 큰 회색 정사각형의 전체 넓이는 $10 \times 10 = 100$ 이고, 그 위를 거의 다 덮는 흰색이 $9 \times 9 = 81$ 이라 바깥 회색 띠는 19 로 아주 얇아야 합니다 (변 길이 차이가 1뿐이니까요). 반면 안쪽은 변 7 과 변 4 의 차이가 3 으로 더 크니 띠도 더 두꺼워(=33) 야 자연스럽습니다. 합이 52 인 것은 100 보다 한참 작고 두 조각의 합이라는 점에서 크기도 맞습니다. 답 (E) 52 가 적절합니다.
대안 접근: 도구 #13(대수로 바꾸기)을 빌리면 "제곱의 차" 공식 $a^2 - b^2 = (a-b)(a+b)$ 로 $10^2 - 9^2 = 1 \times 19 = 19$, $7^2 - 4^2 = 3 \times 11 = 33$ 으로 더 빠르게 계산할 수 있습니다. 다만 초등학생에게는 그냥 정사각형 넓이를 직접 계산해서 빼는 도구 #7 쪽이 훨씬 자연스럽고, 같은 답이 나옵니다.
사용된 CCSS 표준 (최저 학년 3)
2.G.A.1특정 속성을 가진 도형(예: 정사각형)을 알아보고 그릴 수 있다 (네 개의 정사각형이 같은 꼭짓점에서 출발해 겹쳐진 상황을 그림으로 알아내, 보이는 회색이 두 개의 ㄴ자 띠로 나뉜다는 것을 파악.)3.MD.C.7넓이를 곱셈·덧셈 연산과 연결한다 (정사각형 넓이 = 변 × 변, 합쳐진 도형의 넓이 = 부분 넓이의 합/차) (각 정사각형의 넓이를 "변 × 변" 으로 계산하고, 큰 정사각형에서 안쪽 정사각형 넓이를 빼서 각 회색 띠의 넓이를 구함.)3.NBT.A.21000 이내의 덧셈과 뺄셈을 능숙하게 한다 ($100-81$, $49-16$, $19+33$ 같은 1000 이내의 더하기·빼기를 직접 계산하고 선택지와 비교.)
⭐ 이 AMC 8 문제는 사실 3학년 때 배운 정사각형 넓이(변×변)와 영역 빼기만 알면 풀 수 있어요!
⭐ 이 AMC 8 문제는 사실 3학년 때 배운 정사각형 넓이(변×변)와 영역 빼기만 알면 풀 수 있어요!