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수와 자리값

심화 · 개념 하나를 원리부터 · 4단계 중 2

크기 순서를 이용해 부등식으로 후보를 좁힌 뒤 정수해를 찾는다.

x ≥ y ≥ 5, z ≥ 5이고 1/x+1/y-1/z=1/3을 만족시키는 정수 순서쌍을 모두 찾습니다. 부등식으로 y와 x를 몇 개의 값으로 좁힌 뒤 경우마다 z를 계산합니다.
식·방정식수 체계
내 답
풀이 과정
전략 대수로 바꾸기 — 1/z을 이항하면 좌변은 단위분수 두 개의 합이 되고, 이 합은 1/3보다 커야 합니다. x ≥ y이므로 그 합은 2/y 이하이고, 여기서 y의 범위가 정해집니다. 같은 부등식으로 x의 범위도 정하면 몇 가지 경우만 남습니다.
1STEP 1

식을 바꾸어 1/3과 비교하기

양변에 1/z을 더합니다. 1/z > 0이므로 1/x+1/y은 1/3보다 큽니다.

1/x+1/y=1/3+1/z > 1/3
2STEP 2

y의 범위 정하기

x ≥ y > 0이므로 합은 2/y 이하입니다. 따라서 1/3 < 2/y, 즉 y < 6이고 y ≥ 5이므로 y=5입니다.

1/3 < 1/x+1/y ≤ 2/y → y < 6 → y=5
3STEP 3

x의 범위 정하기

부등식에 y=5를 대입합니다.

1/x > 1/3-1/5=2/15 → x < 15/2
4STEP 4

경우마다 z 구하기

방정식에서 1/z=1/x+1/5-1/3=1/x-2/15입니다. 각 x에 대하여 계산합니다.

x=5: 3/15-2/15=1/15; x=6: 5/30-4/30=1/30; x=7: 15/105-14/105=1/105
정답
(5, 5, 15), (6, 5, 30), (7, 5, 105)
하나를 확인해 보면 1/7+1/5-1/105=15/105+21/105-1/105=35/105=1/3입니다. 나머지 둘도 같은 방법으로 성립하고, 세 순서쌍 모두 x ≥ y ≥ 5, z ≥ 5를 만족합니다.
핵심 정리

정수해를 찾는 방정식은 부등식으로 울타리를 쳐서 후보를 몇 개로 줄이면 쉬워져요.

  • 식을 바꾸어 1/3과 비교하기
  • y의 범위 정하기
  • x의 범위 정하기
  • 경우마다 z 구하기
다음은 어디로?

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같은 골격을 나중에 AMC에서는 이렇게 부릅니다: Small-Domain Constrained Search. 왜 같은 골격이 반복되는지 →