확률과 통계순열과 조합수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

스티커 문양 빈칸

문제

[그림 11]과 같이 55개의 스티커 A\mathrm{A}, B\mathrm{B}, C\mathrm{C}, D\mathrm{D}, E\mathrm{E}는 각각 흰색 또는 회색으로 칠해진 99개의 정사각형으로 이루어져 있다. 이 55개의 스티커를 모두 사용하여 [그림 22]의 4545개의 정사각형으로 이루어진 모양의 판에 빈틈없이 붙여 문양을 만들려고 한다. [그림 33]은 스티커 B\mathrm{B} 모양의 판의 중앙에 붙여 만든 문양의 한 예이다.

[표 4x3][표 4x3][표 4x3]
[표 4x3][표 4x3]
E\mathrm{E}

[그림 11]

[그림 22][그림 33]

다음은 55개의 스티커를 모두 사용하여 만들 수 있는 서로 다른 문양의 개수를 구하는 과정의 일부이다. (단, 모양의 판을 회전하여 일치하는 것은 같은 것으로 본다.)

모양의 판의 중앙에 붙이는 스티커에 따라 다음과 같이 33가지 경우로 나눌 수 있다. (ⅰ) A\mathrm{A} 또는 E\mathrm{E}를 붙이는 경우 나머지 44개의 스티커를 붙일 위치를 정하는 경우의 수는 3!3 ! 이 각각에 대하여 44개의 스티커를 붙이는 경우의 수는 1×2×4×41 \times 2 \times 4 \times 4 그러므로 이 경우의 수는 2×3!×322 \times 3 ! \times 32 (ⅱ) B\mathrm{B} 또는 C\mathrm{C}를 붙이는 경우 나머지 44개의 스티커를 붙일 위치를 정하는 경우의 수는 (){\square {( \text{가} ) _{} ^{{} ^{}}}} 이 각각에 대하여 44개의 스티커를 붙이는 경우의 수는 1×1×2×41 \times 1 \times 2 \times 4 그러므로 이 경우의 수는 2×()×82 \times {\square {( \text{가} ) _{} ^{{} ^{}}}} \times 8 (ⅲ) D\mathrm{D}를 붙이는 경우 나머지 44개의 스티커를 붙일 위치를 정하는 경우의 수는 (){\square {( \text{나} ) _{} ^{{} ^{}}}} 이 각각에 대하여 44개의 스티커를 붙이는 경우의 수는 (){\square {( \text{다} ) _{} ^{{} ^{}}}} 그러므로 이 경우의 수는 ()×(){\square {( \text{나} ) _{} ^{{} ^{}}}} \times {\square {( \text{다} ) _{} ^{{} ^{}}}}

위의 (가), (나), (다)에 알맞은 수를 각각 aa, bb, cc라 할 때, a+b+ca + b + c의 값은? [4점] 52525454565658586060

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해설

A와 E는 회전하면 모두 일치하고, - 1가지 B와 C는 회전하면 모두 놓인 모양이 다르고, - 4가지 D는 회전하여 다른 경우는 2가지이다. - 2가지

(i) 중앙에 A 또는 E 를 붙인 경우 나머지 4개는 원순열에 의하여 3! 인데, 각각의 경우 회전하여 다른 경우의 수를 따지면 1×2×4×41 \times 2 \times 4 \times 4=32= 32 그러므로 2×3!×322 \times 3 ! \times 32=384= 384 (ii) 중앙에 B 또는 C 를 붙인 경우 네 방향이 모두 상대적으로 다른 모양이므로 나머지 4개를 놓는 경우의 수는 4! 각각의 경우 회전하여 다른 경우의 수를 따지면 1×1×2×41 \times 1 \times 2 \times 4=8= 8 그러므로 2×4!×8=3842 \times 4 ! \times 8 = 384 (iii) 중앙에 D 를 붙인 경우 나머지 4개는 회전하여 일치하는 경우가 2방향이므로 4!2=12\displaystyle \frac{4 !}{2} = 12 각각의 경우 회전하여 다른 경우의 수를 따지면 1×1×4×4=161 \times 1 \times 4 \times 4 = 16 그러므로 12×16=19212 \times 16 = 192 따라서 서로 다른 문양의 개수는 384+384+192=960384 + 384 + 192 = 960 (가)=a=24= a = 24, (나)=b=12= b = 12, (다)=c=16= c = 16 \therefore a+b+c=24+12+16=52a + b + c = 24 + 12 + 16 = 52

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