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사고력 · 초5-2 대칭인 도형의 활용

문제

디지털 숫자

숫자를 전자시계 글씨체로 쓰면 여러 자리가 이어져 하나의 도형이 됩니다. 선대칭도형이 되는 세 자리 수 중 둘째로 작은 수, 점대칭도형이 되는 네 자리 수 중 둘째로 큰 수, 그리고 그런 네 자리 수 중 5000과 8000 사이인 것의 개수를 구합니다.
내 답
풀이 과정
전략 빠짐없이 나열하기 — 수를 만들기 전에 열 개의 숫자를 먼저 세 무리로 갈라 둡니다. 접어서 겹치는 것, 반 바퀴 돌려도 그대로인 것, 그리고 서로 자리를 바꾸는 특별한 짝 6과 9입니다. 이 짧은 표 하나가 문제의 대부분을 해결해 줍니다. 표를 만들어 두면 남는 일은 작고 끝이 있는 찾기뿐입니다. (1)에서는 쓸 수 있는 숫자만으로 만든 가장 작은 수들을, (2)에서는 가장 큰 수들을 자릿값 순서대로 살펴보면 되고, (3)에서는 천의 자리 후보가 셋뿐이므로 안 되는 것을 지운 뒤 남은 것을 차례대로 나열하면 됩니다.
1STEP 1

접었을 때를 기준으로 열 개의 숫자 가르기

접어도 그대로인 숫자는 0, 1, 3, 8입니다.

접어서 겹치는 숫자: 0, 1, 3, 8
2STEP 2

반 바퀴 돌렸을 때를 기준으로 열 개의 숫자 가르기

반 바퀴 돌려도 그대로인 숫자는 0, 1, 2, 5, 8입니다.

반 바퀴 돌려도 그대로: 0, 1, 2, 5, 8 6 ⇔ 9
3STEP 3

(1) 수 전체는 어느 방향으로 접을 수 있을까

(1)은 모든 자리가 그 넷 안에 있어야 합니다.

가로로 접기: {0,1,3,8} 의 숫자만, 세로로 접기: {0,8} 로 만든 대칭수
4STEP 4

(1) 작은 것부터 차례로 나열하기

작은 것부터 세면 둘째는 101입니다.

100 < 101 < 103 < 108
5STEP 5

(2) 반 바퀴 돌리면 수 전체가 어떻게 될까

(2)는 앞뒤 자리가 서로 짝이 되어야 합니다.

d₄ = d₁^, d₃ = d₂^
6STEP 6

(2) 가장 큰 수를 찾고 그다음 수 찾기

가장 큰 것 다음은 9886입니다.

9966 > 9886
7STEP 7

(3) 될 수 없는 천의 자리 지우기

(3)에서 천의 자리로 7은 안 됩니다.

d₁ ∈ {5, 6, 7}, 7 은 지움
8STEP 8

(3) 가운데 두 자리를 세어 더하기

가운데 두 자리를 세어 더하면 14개입니다.

7 + 7 + 0 = 14
정답
101, 9886, 14
7 + 7 = 14
세 답 모두 직접 확인할 수 있습니다. 101을 종이에 적어 거꾸로 돌려 보면 다시 101이고, 가운데 가로선을 따라 접어도 그대로입니다. 이보다 작은 후보는 100 하나뿐이니 "두 번째로 작은 수"가 맞습니다. 9886을 반 바퀴 돌리면 숫자 순서가 6, 8, 8, 9로 뒤집히고 각 숫자가 돌아가서 9, 8, 8, 6이 되어 같은 수가 됩니다. 이보다 큰 것은 9966뿐인데, 백의 자리를 8에서 9로 올리는 것이 위로 갈 수 있는 유일한 길이기 때문입니다. (3)의 14개는 모두 5000과 8000 사이에 있고, 5 또는 6으로 시작해 각각 짝이 되는 5 또는 9로 끝납니다. 개수가 십몇 개쯤 나오는 것도 그럴듯합니다. 열 개의 숫자 중 반 바퀴 돌리기를 견디는 것이 일곱 개뿐이고 천의 자리 후보 셋 중 둘만 살아남으니까요.
핵심 정리

열 개의 디지털 숫자부터 갈라 두세요. 접어서 살아남는 것은 0, 1, 3, 8, 반 바퀴 돌려서 살아남는 것은 0, 1, 2, 5, 8이고 6과 9는 서로 자리를 바꿉니다. 그리고 반 바퀴 돌리면 숫자 순서까지 뒤집히니 바깥쪽 두 자리끼리, 안쪽 두 자리끼리 맞아야 한다는 것을 잊지 마세요.

  • 접었을 때를 기준으로 열 개의 숫자 가르기
  • 반 바퀴 돌렸을 때를 기준으로 열 개의 숫자 가르기
  • (1) 수 전체는 어느 방향으로 접을 수 있을까
  • (1) 작은 것부터 차례로 나열하기
  • (2) 반 바퀴 돌리면 수 전체가 어떻게 될까
  • (2) 가장 큰 수를 찾고 그다음 수 찾기
  • (3) 될 수 없는 천의 자리 지우기
  • (3) 가운데 두 자리를 세어 더하기