AMC 8 · 2024 · #3

쉬운 모드 학년 3
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문제

정사각형 네 개가 큰 것부터 작은 것 순서로 겹쳐져 있다고 상상해봅시다. 한 변의 길이는 각각 1010, 99, 77, 44입니다.

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.

(A)
42
(B)
45
(C)
49
(D)
50
(E)
52
보기 방식:

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

#1 그림 그리기 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.
$$\text{보이는 회색} = (\text{변 10 회색 띠}) + (\text{변 7 회색 띠})$$

💡 정사각형의 모양과 위치 관계를 그림으로 알아보는 것은 2학년 도형 단원에서 다루는 기본 능력입니다.

#7 작은 문제로 쪼개기 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.
$$10 \times 10 - 9 \times 9 = 100 - 81 = 19$$

💡 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.

#7 작은 문제로 쪼개기 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.
$$7 \times 7 - 4 \times 4 = 49 - 16 = 33$$

💡 조각마다 동일하게 "바깥 정사각형 넓이 − 안쪽 정사각형 넓이" 만 적용하면 되므로 1단계와 똑같은 3학년 넓이 개념으로 충분합니다.

#7 작은 문제로 쪼개기 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.

$$19 + 33 = 52$$

💡 1000 이내의 두 수를 더하는 것은 3학년에서 능숙하게 익히는 기본 셈입니다.

#3 가능성 지우기 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.
$$19 + 33 = 52 \;\Rightarrow\; \textbf{(E)}$$

💡 두 수의 합을 계산해 보기와 비교하는 것은 3학년 덧셈·뺄셈 능숙도의 직접적인 활용입니다.

[1] #1 2.G.A.1 먼저 그림으로 어떤 회색이 "보이는" 회색인지 정리합니다. 네 정사각형이 왼쪽·아래 한 꼭짓점에서 출발해 점점 커지므로, 작은 정사각형은 항상
[2] #7 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] #7 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
[4] #7 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.
[5] #3 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.1 특정 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.7 넓이를 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.2 1000 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!