공통수학2도형의 이동AI킬러 문제 (22·30번 수준)

평행이동한 삼각형이 원점을 품을 조건

문제

좌표평면 위에 세 점 A(0,0)\mathrm{A} \mathit{(} 0 , 0 ), B(6,0)\mathrm{B} \mathit{(} 6 , 0 ), C(2,4)\mathrm{C} \mathit{(} 2 , 4 )가 있다. 두 정수 aa, bb에 대하여 세 점 A\mathrm{A}, B\mathrm{B}, C\mathrm{C}를 각각 xx축의 방향으로 aa만큼, yy축의 방향으로 bb만큼 평행이동한 점을 A\mathrm{A}', B\mathrm{B}', C\mathrm{C}'이라 하자. 원점이 삼각형 ABC\mathrm{A}' B' C'의 내부 또는 변 위에 있도록 하는 순서쌍 (a,b)( a , b )의 개수를 구하시오. [4점]

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해설

실마리: 삼각형을 옮겨 원점을 품게 하는 대신, 원점을 거꾸로 옮겨 원래 삼각형 안에 넣는다. 삼각형 ABC\mathrm{ABC}의 점 (x,y)( x , y )가 옮겨진 점이 (x+a,y+b)( x + a , y + b )이므로 원점이 삼각형 ABC\mathrm{A}' B' C'에 속하려면 (0a,0b)=(a,b)( 0 - a , 0 - b ) = ( - a , - b )가 삼각형 ABC\mathrm{ABC}에 속해야 한다. 삼각형 ABC\mathrm{ABC}의 내부와 변은 y0y \geq 0, y2xy \leq 2 x, x+y6x + y \leq 6 으로 나타내어진다. p=ap = - a, q=bq = - b라 하면 pp, qq는 정수이고 순서쌍 (a,b)( a , b )(p,q)( p , q )는 하나씩 짝지어지므로 q0q \geq 0, q2pq \leq 2 p, p+q6p + q \leq 6을 만족시키는 정수 (p,q)( p , q )의 개수를 세면 된다. q=0q = 0일 때 0p60 \leq p \leq 6이므로 77q=1q = 1일 때 1p51 \leq p \leq 5이므로 55q=2q = 2일 때 1p41 \leq p \leq 4이므로 44q=3q = 3일 때 2p32 \leq p \leq 3이므로 22q=4q = 4일 때 p=2p = 2이므로 11q5q \geq 5이면 q2pq \leq 2 pp+q6p + q \leq 6을 함께 만족시키는 정수 pp는 없다. 따라서 구하는 순서쌍의 개수는 7+5+4+2+1=197 + 5 + 4 + 2 + 1 = 19

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