공통수학2도형의 이동AI킬러 문제 (22·30번 수준)

대칭이동한 네 직선으로 둘러싸인 마름모 안의 격자점

문제

그림과 같이 직선 l:3x+4y=12l : 3 x + 4 y = 12와 직선 llxx축, yy축, 원점에 대하여 대칭이동한 세 직선으로 둘러싸인 사각형이 있다. 이 사각형의 내부 또는 경계에 있는 점 중 xx좌표와 yy좌표가 모두 정수인 점의 개수를 구하시오. [4점]

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해설

실마리: 네 직선으로 둘러싸인 영역은 xx축, yy축에 대하여 대칭이므로 절댓값 부등식 하나로 나타내고 xx좌표별로 센다. 직선 l:3x+4y=12l : 3 x + 4 y = 12xx축, yy축, 원점에 대하여 대칭이동한 직선은 각각 3x4y=123 x - 4 y = 12, 3x+4y=12- 3 x + 4 y = 12, 3x4y=12- 3 x - 4 y = 12 네 직선은 두 축과 각각 점 (4,0)( 4 , 0 ), (4,0)( - 4 , 0 ), (0,3)( 0 , 3 ), (0,3)( 0 , - 3 )에서 만나므로 둘러싸인 사각형은 이 네 점을 꼭짓점으로 하는 마름모이고, 그 내부 또는 경계는 3x+4y12\left| 3 x \right| + \left| 4 y \right| \leq 12 로 나타난다. xx좌표가 정수인 각 경우에 4y123x\left| 4 y \right| \leq 12 - \left| 3 x \right|를 만족시키는 정수 yy의 개수를 세면 x=0x = 0일 때 y3\left| y \right| \leq 3이므로 77x=±1x = \pm 1일 때 4y9\left| 4 y \right| \leq 9, 즉 y2\left| y \right| \leq 2이므로 각 55x=±2x = \pm 2일 때 4y6\left| 4 y \right| \leq 6, 즉 y1\left| y \right| \leq 1이므로 각 33x=±3x = \pm 3일 때 4y3\left| 4 y \right| \leq 3, 즉 y=0y = 0이므로 각 11x=±4x = \pm 4일 때 4y0\left| 4 y \right| \leq 0, 즉 y=0y = 0이므로 각 11개 따라서 구하는 점의 개수는 7+2×(5+3+1+1)=277 + 2 \times ( 5 + 3 + 1 + 1 ) = 27

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